点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:我科学家完成小型自由电子激光器原理实验验证
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

我科学家完成小型自由电子激光器原理实验验证

来源:科技日报2021-07-22 09:32

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  光是我们认识世界的重要媒介。人类能看到的光在光谱上只是很窄的一段,在可见光之外,还存在着各种波长的电磁波。它们虽然不能直接帮我们用肉眼观察多彩的世界,但是它们各自都有着不可替代的用武之处,X射线就是其中的典型代表。

  7月21日,《自然》以封面文章的形式报道我国科学家在小型化X射线自由电子激光研究中取得的突破性进展。来自中国科学院上海光学精密机械研究所的研究人员,通过显著提升激光尾波场加速的电子束品质,并结合创新设计的紧凑型束流传输与辐射系统,实验上首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出,典型激光波长27纳米,最短激光波长可达10纳米级,单脉冲能量可达100纳焦级。

  “这项研究在国际上率先完成了台式化自由电子激光器原理的实验验证,对于发展小型化、低成本自由电子激光器具有重大意义。”中科院上海光机所研究员王文涛说。自由电子激光是一种全新的高亮度X射线光源,可用于探测物质内部动态结构和研究光与原子、分子和凝聚态物质的相互作用过程。

  自由电子激光的出现极大地促进了表面物理、半导体物理、凝聚态物理、化学、结构生物学、医学、材料、能源、环境等多学科的发展。“研制小型化、低成本的X射线自由电子激光器成为其重要的发展方向,对于拓展应用和产生变革型技术都是极其重要的。”王文涛强调。

  超强超短激光驱动的尾波场电子加速机制,可以提供比射频电子加速器高3个数量级以上的超高加速梯度,因而成为研制小型化高能电子加速器的主要技术路线。

  自2004年美、法、英等国科学家首次在实验上取得激光尾波场电子加速的突破以来,利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光器,特别是X射线波段的自由电子激光器,便成为该领域科学家共同追求的前沿。

  王文涛介绍,激光尾波场加速近年来已经取得许多重要进展,但是对于驱动自由电子激光而言,无论是电子束品质还是稳定性,都还面临着诸多问题与挑战,相关的研究还处于起步阶段。多年来,上海光机所研究团队一直致力于激光加速电子束品质与稳定性的提升。功夫不负有心人,研究团队最终成功首次在实验上观测到极紫外波段的辐射信号,典型的辐射波长27纳米,单脉冲辐射能量最高可达150纳焦,并通过轨道偏移以及自发辐射定标等方法证明了最后一段波荡器中能量增益高达100倍。

  “这是国际上首次实现基于激光电子加速器的极紫外线波段的自发辐射放大输出。”王文涛强调。对于这项工作,同行专家给予了高度评价,“该成果是激光尾波场领域自2004年《自然》‘梦之束’报道以来的又一里程碑式的成果……科学成就是突出的,这是毫无疑问的……这个里程碑将为新的应用创造新的可能……”“……作者的工作是一流的,让最广泛的相关读者可以欣赏实验研究团队所取得的重大成就,我对在一个重要的新兴领域的里程碑——基于等离子体加速技术的小型自由电子激光器的实现表示祝贺……”

  研究团队未来将进一步提升自由电子激光的输出功率和光子能量,并将这项研究成果作为上海超强超短激光实验装置(“羲和”激光装置)中超快化学与大分子动力学研究平台的重要组成部分,提供开放共享。

  陆成宽

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 孔龙村遗址考古发掘阶段性成果展开幕

  • 探访米兰-科尔蒂纳冬奥会主媒体中心

独家策划

推荐阅读
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
工业和信息化部28日公布,2025年,我国通信业实现平稳增长,产业结构持续优化,用户规模实现量质双升,5G、千兆等新型信息基础设施建设加快部署。
2026-01-29 02:55
中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》(以下简称“报告”),这是国际上首份针对高温超导带材发展的系统性战略报告。
2026-01-29 02:55
2025年,山东省实现地区生产总值10.3万亿元,比上年增长5.5%。亮眼的成绩单,离不开创新动能持续发力。齐鲁大地上,科技创新和产业创新融合发展成果正在厚积薄发,新质生产力加速崛起,转型动能持续增强,高水平创新型省份建设的目标正在逐步实现,向着“十五五”征程稳步进发。
2026-01-29 02:45
近期,多家外国科技公司宣布计划将人工智能及数据中心送往太空,引发了科技界的热烈讨论。这一看似在科幻电影中才会发生的场景,已逐步从设想转变为现实。
2026-01-29 02:55
手机厂商将投入更多精力,通过形态变革、差异化外观设计、联名合作等,更好地满足用户的情绪价值需求,激发消费者购买欲望。
2026-01-29 09:02
截至2025年底,全国累计发电装机容量38.9亿千瓦,同比增长16.1%。2025年,风电光伏累计装机历史性超过火电,截至12月底已超出约3亿千瓦。
2026-01-29 09:01
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
年轻人享受便利的同时,关注新的变化:智能穿戴设备是否正在塑造一个充满数据和规定的生活方式?“贴身伙伴”的出现改变了生活,人们同自己身体、同生活本身的关系,是不是也在变?
2026-01-27 03:15
商业航天是培育新质生产力、建设航天强国的重要力量。面对全球商业航天竞争日趋激烈的态势,中国商业航天亟须推动产业从“政策驱动”转向“市场驱动”。
2026-01-27 09:18
云南大学研究团队日前在国际学术期刊《自然》发表了关于早期脊椎动物视觉系统演化的研究成果,首次揭示了早期脊椎动物具有4只相机型眼,
2026-01-27 02:50
黄宣谕在《当代中国史研究》2025年第6期撰文指出,1949—1958年,基于工作重心转移与科普力量分布状况,党和政府重点在大中城市开展科普工作。
2026-01-28 02:55
印度东部西孟加拉邦近期出现尼帕病毒感染病例,目前已报告5例确诊病例,其中一名患者病情危重。泰国、尼泊尔等国已在机场和边境口岸加强防疫检测。尼帕病毒是一种新出现病毒吗?它有哪些特点?为何印度暴发的尼帕病毒疫情引起多国高度关注?
2026-01-27 03:15
科学家精神在我国科技发展事业中萌芽、生成、丰富、完善,成为兼具历史传承性、文化包容性与民族独特性的精神标识,不仅教育引导各类人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新,更是拔尖创新人才成长的精神旗帜与动力源泉。
2026-01-27 03:15
1月26日,将迎来腊八。一些细心的公众发现,相较于前些年,今年腊八来得有些晚。
2026-01-26 09:59
加载更多