項目負(fù)責(zé)人楊學(xué)明院士

　　央廣網(wǎng)大連7月13日消息（記者張四清 賈鐵生 通訊員孫洋）7月12日，由國家自然科學(xué)基金委資助，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和上海應(yīng)用物理研究所聯(lián)合研制的“基于可調(diào)極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置”（簡稱“大連相干光源”或“大連光源”一期項目）通過了基金委組織的專家驗收。這標(biāo)志著該裝置圓滿完成各項建設(shè)任務(wù)，進(jìn)入正式運(yùn)行階段。

　　大連光源直線加速器

　　“大連光源”是如何建成的？

　　說起“大連光源”的建設(shè)，這還要追溯到2011年。當(dāng)時，由楊學(xué)明、趙振堂、王東領(lǐng)導(dǎo)的大連化物所和上海應(yīng)物所聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊，提出了在我國率先建設(shè)基于國際上新一代極紫外高增益自由電子激光的綜合實驗裝置的計劃。經(jīng)過中國科學(xué)院推薦申請和層層嚴(yán)格評審，該項目于2012年獲得了國家自然科學(xué)基金委的立項資助，專項經(jīng)費(fèi)1.033億元。項目啟動后，聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊專家精誠合作，對國際上自由電子激光裝置開展了詳細(xì)調(diào)研，并于2013年12月確定了最終的技術(shù)方案。

　　2014年10月，“大連光源”實驗樓正式破土動工。2016年9月24日，在不到兩年的時間里，項目組完成了主要基建工程和主體光源裝置的研制，并實現(xiàn)了光源裝置的首次出光，創(chuàng)造了同類大型科學(xué)裝置建設(shè)的新記錄。后又經(jīng)過兩個多月卓有成效的調(diào)試，“大連光源”先后實現(xiàn)了自發(fā)輻射自放大模式（SASE）和高增益諧波放大模式（HGHG）飽和出光，成為了我國第一臺大型自由電子激光科學(xué)研究用戶裝置，也是當(dāng)今世界上唯一運(yùn)行在極紫外波段的自由電子激光裝置。它可以工作在飛秒或皮秒脈沖模式，每一個激光脈沖可產(chǎn)生超過140萬億（1.4x1014）個光子，單脈沖亮度是世界上所有極紫外光源中最亮的，波長在整個極紫外區(qū)域（50-150nm）連續(xù)可調(diào)，具有完全的相干特性。更為難能可貴的是，這一裝置90%的儀器設(shè)備是由我國自主研發(fā)，標(biāo)志著我國自由電子激光的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　2017年1月，“大連光源”研制成功媒體見面會在裝置所在地——大連化物所長興島園區(qū)舉行，中央主流媒體和地方媒體都對此進(jìn)行了詳細(xì)報道，引發(fā)了國內(nèi)外的強(qiáng)烈關(guān)注。目前，已有多個國內(nèi)外頂尖研發(fā)團(tuán)隊表示希望依托“大連光源”建設(shè)實驗站，開展相關(guān)研究工作。

　　大連光源極紫外放大器

　　“大連光源”到底能用來做什么？

　　這么高端、先進(jìn)的儀器設(shè)備，到底可以用來做什么？這恐怕是很多人都非常關(guān)注的問題。

　　“光源”，顧名思義，就是自己能夠發(fā)光的物體。它最大的用處就是照亮周圍的世界，幫助人類更好地去認(rèn)識和改造我們生活的環(huán)境。人類文明最偉大的進(jìn)步之一就是發(fā)明了電燈，原則上說，有了電燈，人類就可以去照亮世界上任何一個黑暗的角落。同樣道理，“大連光源”也是一臺能夠自己發(fā)出光線，從而幫助人類探索未知世界的科學(xué)儀器。只不過，“大連光源”發(fā)出的光線不是我們熟知的可見光，而是極紫外光，并且是亮度非常高的極紫外激光光束。因為這一光束是以自由電子作為工作介質(zhì)產(chǎn)生的，所以又被稱為“極紫外自由電子激光”。極紫外光是整個光譜當(dāng)中非常有用的一個波段，是探測物質(zhì)的分子、原子和外殼層電子結(jié)構(gòu)最重要的區(qū)域，因此對于探索物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)具有重要意義。換句話說，“大連光源”發(fā)出的極紫外光束可以捕捉到分子、原子在化學(xué)反應(yīng)中的動態(tài)影像，能夠用來給分子、原子“拍電影”，這在以往是難以想象的。分子、原子是構(gòu)成物質(zhì)的最基礎(chǔ)的微觀粒子，物質(zhì)的一切外在性質(zhì)和狀態(tài)都由其分子、原子的結(jié)構(gòu)所決定。因此，探索分子、原子的結(jié)構(gòu)對于研究物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生命基本性質(zhì)、材料性質(zhì)和功能等具有本質(zhì)上的提升作用。從這個意義上說，“大連光源”對于能源、化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、材料等多個自然科學(xué)領(lǐng)域都具有革命性的推動作用。

　　大連光源項目團(tuán)隊

　　“大連光源”未來還有哪些發(fā)展趨勢？

　　目前建成的這一裝置只是“大連光源”的一期項目，之后，科學(xué)家希望能建成一個更為先進(jìn)的二期項目。與一期項目相比，二期項目最大的不同就在于重復(fù)頻率的提高。重復(fù)頻率指的是光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)量。這個數(shù)量越高，就意味著科學(xué)家在同樣時間內(nèi)獲得的實驗數(shù)據(jù)就會越多，當(dāng)然，實驗效率就會越高。例如，探測一個化學(xué)反應(yīng)過程，如果每秒鐘只能拍到10張照片，獲得的影像就非�？�頓；如果每秒鐘能拍到上萬張照片，獲得的就是超高清晰的動態(tài)影像。因此，英國《自然》雜志又把高重復(fù)頻率的自由電子激光稱為科學(xué)家的“高速攝像機(jī)”。未來的“大連光源”二期項目，重復(fù)頻率將從現(xiàn)在的50赫茲提高到一百萬赫茲。