我科学家完成小型自由电子激光器原理实验验证 _光明网

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

  • 第二届中国-非洲经贸博览会开幕

  • 福建108名次密接者解除集中观察

独家策划

推荐阅读
今年冬天新冠肺炎疫情可能会反弹。“所以,专家做出上述判断是对的,今年秋冬还是要严防死守,疫情多点散发、局部暴发不能完全避免,需要提高警惕。
2021-09-27 10:13
基于尼日利亚缺乏专业种子公司的现状,以及种子是粮食增产重要因素的考量,项目还对当地种质资源启动了收集利用,帮助当地有效改善种质资源,提升种业技术水平。
2021-09-27 10:11
为表彰奖励推动青海省科技创新发展做出突出贡献的科技人员和科研团队,26日,2020年度青海省科学技术奖励大会在青海省西宁市召开。
2021-09-27 10:11
围绕“双碳”目标,工业化、数字化、绿色化正在成为建筑行业发展新趋势。还将以最优条件、最好环境、最佳生态、最快效率,建设大学生实习实践就业基地,吸引更多人才到江阴高新区创新创业。
2021-09-27 10:10
作为疾病焦虑障碍患者的亲友,当患者又开始反复抱怨他们的“症状”时,比较好的选择是忽视他们的抱怨和担忧,撤销曾给予的特殊关照。
2021-09-27 09:54
中医专家提醒,立秋之后,气温开始降低,雨量减少,空气湿度相对降低,且昼夜之间温差增大,是呼吸道疾病高发的季节。
2021-09-27 09:52
当前,全球疫情仍处于反弹当中,境外疫情输入并造成传播的风险仍然较高。自9月10日以来的新一轮疫情中,新增本土确诊病例一半以上为中小学、幼儿园师生和工厂员工,场所聚集性感染明显。
2021-09-27 09:52
俄罗斯莫斯科大学科研人员提出一种解决非固定数学题的新方法,并展示了有效使用这种方法的可能性,成功拓宽了无需超算而用常规操作台或笔记本电脑即可快速解开的题目类别。
2021-09-27 09:50
世界各地的表层和亚表层海水温度都在上升,海洋变暖和陆冰融化导致海平面继续以惊人的速度上升:地中海每年上升2.5毫米,全球每年上升3.1毫米。
2021-09-27 09:49
在由英国伦敦癌症研究所和皇家马斯登国民保健制度信托基金会领导的一期试验中,科学家们在25名低度浆液性卵巢癌患者中测试了名为VS-6766和德法替尼的药物。
2021-09-27 09:48
扎克伯格向美国媒体宣布,他认为“元宇宙”是下一代互联网,脸书拟在5年内转变为一家“元宇宙”公司。“元宇宙”指在网络空间中创建物理环境的数字“分身”。
2021-09-27 09:48
美国加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师们与韩国电池制造商LG能源解决方案公司的研究人员合作,使用固态电解质和全硅阳极,创造了一种新型的硅全固态电池。
2021-09-27 09:46
天文学家在银河系内发现了一个巨大的球形空腔。领导这项研究的CfA理论与计算研究所博士后研究员史缪尔·比亚利说:“数百颗恒星正在这个巨大气泡的表面形成或已经存在。”
2021-09-27 09:45
真正做到“看准、看清、看全”油气层,就要准确计算储层孔隙度、饱和度、渗透率,这三大参数,正是测井任务的主要目标。
2021-09-27 09:43
在全球工业信息安全威胁不断升级的背景下,如何加强工业信息安全防护、创新工业信息安全应急国际合作模式、携手共建网络空间命运共同体,已经成为世界各国共同面对的重要命题。汪礼俊:下一步,我们将重点围绕以下三方面进一步加强工业信息安全应急国际合作。
2021-09-27 09:36
9月26日,14项2021年世界互联网领先科技成果在2021年“世界互联网领先科技成果发布活动”上发布。
2021-09-27 09:27
种业是战略性、基础性核心产业,种子事关农业农村现代化及人民美好生活
2021-09-26 17:47
在全球工业信息安全威胁不断升级的背景下,如何加强工业信息安全防护、创新工业信息安全应急国际合作模式、携手共建网络空间命运共同体,已经成为世界各国共同面对的重要命题。
2021-09-26 17:22
他进一步解释,尾羽是鸟类飞行系统中的重要一环,扇状尾羽的出现从空气动力学角度来说有利于飞行,这是典型的自然选择的结果。
2021-09-26 16:00
中科院华南植物园生态中心(鼎湖山站)博士常中兵在研究员闫俊华和王应平指导下,在遥感估算中国森林碳储量研究方面取得重要进展。
2021-09-26 15:59
加载更多