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史无前例的独特激光设备 可检测雾霾成分

导读: 日前,研究人员在北京宣布,大连相干光源已经组装完成。该光源有着区别于其他相干光源的特点:它是世界上唯一专用于特定范围的短波长光(真空紫外线)的大型激光光源。

OFweek激光网讯:中国科学界正在努力为研究人员配备强有力的高能光子源(即自由电子激光器,FEL)。

日前,研究人员在北京宣布,大连相干光源已经组装完成。该光源有着区别于其他相干光源的特点:它是世界上唯一专用于特定范围的短波长光(真空紫外线)的大型激光光源

史无前例的独特激光设备 可检测雾霾成分

在德国哥廷根大学物理化学家Alec Wodtke看来,这也使得它成为了一种可用于检测和分析“正在进行化学反应的分子”的新工具。

在过去的10年中,全世界的科学家都在抓紧时间建造自由电子激光器,因为和同步加速器(蛋白晶体学、细胞生物学和材料科学的主力工具)相比,自由电子激光器在更短脉冲下产生的光更加明亮。

在同步加速器中,电子需要沿着周长为一公里或更长的存储环运行。当电子的路径弯曲时,电子会抛出光子,这些光子会形成光束。

和同步加速器不同,自由电子激光器将电子从线性加速器发射到波荡器中,波荡器中磁体的极性会交替改变,从而可以沿着弯曲路径推拉电子。

当电子运行到拐弯处时就会产生光子。当电子在波荡器中运行时,电子和积累的光子之间的相互作用会产生相干激光。

目前欧洲和美国的大多数自由电子激光器用户设施都是产生“硬”X射线激光束,其波长可以达到0.1 纳米左右,这样波长的激光非常适合结晶蛋白和其他固体的研究。

但是据中国科学院(CAS)大连化学物理研究所(这台机器的所有者)物理化学家杨学明介绍,这种激光束的能量很高,因此会使得空气中的分子发生分解。

在真空紫外线范围内(大连化学物理研究所的这台设备的激光范围是50~150 纳米)的激光“触感柔软”,使得这种激光非常适合用于检测气体中的分子和原子。

他也希望研究人员能够利用自由电子激光器脉冲来探测燃料燃烧期间的情况、生物分子在气体中的行为以及固体-气体界面的反应过程。

一些实验可以产生非常现实的回报,例如更好地了解有害气溶胶(这是笼罩北京或者新德里这样城市的烟雾的组成部分)在大气中形成和降解过程。

Wodtke正在排队等待使用这项设施。他正在与中国科学院商定协议,根据这项协议,哥廷根马克斯·普朗克生物物理化学研究所的科学家也可以在大连光源工作。

王学明认为该协议的发起人“非常聪明”地认识到了不同自由电子激光器之间能力的差距,而他自己对这次合作也充满了热情。

中国正在建设更多的自由电子激光器设施。据中国上海应用物理研究所(曾是大连自由电子激光器项目的合作伙伴)加速器物理学家王东介绍,该所的新型“软”X射线自由电子激光器前不久产生了它的第一束光,并有望在大约2年内向用户开放。

现在上海应用物理研究所正在计划修建属于中国的硬X射线自由电子激光器。

责任编辑:chenlinna
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