【48812】中国建全球仅有可调波极紫外自由电子激光器

  对原子、分子的勘探是物理化学研讨的根底，但由于现有仪器设备的约束，大多数分子和自由基难以被单光子电离，使许多研讨无法深化，成为困扰科研作业者的一大难题。

  一项旨在处理该难题的试验设备即将在我国建造。3月12日，总预算达1.4亿元的国家严重科研仪器设备专项“根据可调极紫外相干光源的归纳试验研讨设备”在大连真实开端发动。它将成为国际上仅有一套作业在50～150纳米区间且波长可调的全相干高亮度的自由电子激光器。

  项目总负责人、中科院院士杨学明表明，该设备的研发将极大提高我国在动力等相关根底科学范畴的试验水平，并极有期望成为国际上相关范畴的一个重要研讨基地。

  项目负责人之一、中科院大连化物所研讨员戴东旭介绍说，动力研讨中，煤的热解等焚烧进程的中心产品往往以原子、分子、自由基的方式存在，这些微观粒子被电离为离子后才干变成电信号被测验到。因而，对微观粒子的高灵敏度、高时刻分辩率和物种分辩的勘探和研讨至关重要。

  可是，大多数分子或自由基的激起电离波长都处于极紫外波段（50～150纳米），而传统激光器发生的根本波长一般在近紫外到近红外波段（300～1000纳米）。这造成了传统激光激起电离微观粒子需求吸收多个光子，其功率和灵敏度会呈几何量级的下降，并且简单把产品打碎。

  为处理该问题，科学家提出了使用自由电子激光发生极紫外波段相干光的技能。该技能被认为是勘探微观粒子最有用的途径。自由电子激光的波长可包括从硬X射线到远红外的一切波段，特别是使用高增益谐波发生（HGHG）技能发生的自由电子激光具有超高峰值亮度、超快时刻特性和杰出的相干性，使用价值巨大。

  但该技能直到近十年才在试验中得到验证。其间，中科院上海使用物理地点几年前建造了我国第一个自由电子激光，并成功进行了相关试验。

  而在大连，一位在科研中多年受困于粒子勘探难题的科学家坐不住了。他就是以自己研发仪器进行试验而闻名的杨学明。杨学明找到上海使用物理所，期望两边可以合作开发新设备。

  上海方面通过经历堆集后也意识到，有把握将自由电子激光的波长从200纳米降到150纳米以内，并完成波长可调。所以两边一拍即合，通过几年证明，在2011年联合申请了国家自然科学基金委国家严重科研仪器设备专项。

  1月20日，上海使用物理所宣告：由该所研讨员赵振堂领导的自由电子激光研讨团队在国际上首先完成了HGHG自由电子激光大范围波长接连可调。

  “在这一个项目中，大连化物所和上海应物所是完美结合。”戴东旭表明，上海光源的建成使上海应物所具有了大科学工程的建造与管理经历，并把握了很多的关键技能。

  据戴东旭介绍，自由电子激光在进入21世纪之后才开端兴隆发展起来。现在，几家研发自由电子激光的相关单位各有所长，其间一些在波长等方针方面较为抢先，技能难度很高，但还没有一家可完成波长可调。

  坐落合肥的国家同步辐射试验室现在能供给国内真空紫外最好的试验条件，在曩昔曾帮忙杨学明课题组做出很好的试验效果。但同步辐射光源究竟不是激光，在相干性、峰值功率和时刻特性上尚存差异。

  针对这样一些问题，大连化物所从实践的需求动身提出要求，上海使用物理地点规划中将方针瞄准处理试验中的实践问题。

  据悉，该项意图设备将首要由我国自主研发。“这项技能国外也处在发展阶段，有些特别方针只能自己制作，从国外买设备也需求从头研发。”戴东旭说。

  在1.4亿元的项目总预算中，国家自然科学基金委赞助1.03亿元用于自由电子激光和试验设备的研发，中科院大连化物所自筹约0.4亿元用于基建和公用设备。该项意图科学方针是研发一套根据HGHG形式的波长可调谐的极紫外相干光源以及使用这一性能优越的光源的试验设备。这也将变成全球上共同的相关根底科学问题的试验渠道。

  据悉，现在经费现已到位，设备方案将于2015年年末前建成。并且会在全国完成仪器同享，可使用于物理、化学、生物、动力等多个范畴。戴东旭说：“设备建成后，曾经测不到的将能测到，曾经欠好的信号将变明晰，曾经做不了的试验也敢做了。”（记者陈欢欢）