国务院印发长期规划：自由电子激光为重点科学领域

2013-03-05 08:59

　　该项目将建造软XFEL试验装置并研制一个射频超导加速单元，从而实验验证级联高增益谐波放大模式的可行性，检验并掌握相关关键技术，确定X射线自由电子激光发展的技术路线，对我国建设XFEL用户装置作预先研究。项目建成以后，将对我国发展第四代光源、促进相关学科发展和技术进步起到重要作用。

　　自由电子激光装置的性能和品质不断提升，新原理研究空前活跃，中国在此领域的工作得到高度评价和广泛关注。

　　在波长成功地突破1埃的同时，新一代自由电子激光正向着全相干和高效率的方向迅速发展，以满足科学实验的最新要求。近年来，具备全相干性能的外种子型自由电子激光（seeded FEL）受到了极大的重视，各种基于seeded FEL的新原理的研究非常活跃。在本次会议中，有多个国家的科学家报告了各自的最新研究结果，其中中国科学院上海应用物理研究所报告的上海深紫外自由电子激光所开展的HGHG（高增益谐波产生）和EEHG（回声型谐波产生）自由电子激光新原理等实验等得到了国际同行的高度评价。

　　2.我国X射线自由电子激光振荡器研究取得重要进展

　　中科院上海应用物理研究所的研究人员在长期开展自由电子激光物理和实验研究的基础上，提出了中等能量电子束团驱动的X射线自由电子激光振荡器的概念，相关研究成果于近日在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett 108， 034802 (2012)）上发表。研究表明，利用布拉格波长为波荡器高次谐波波长的晶体组成X射线谐振腔，可以实现X射线自由电子激光振荡器的谐波运行。这种全新的工作模式在3.5GeV能量电子束团驱动下，可以产生峰值功率MW量级、光子能量10~25keV、时间空间全相干硬X射线自由电子激光，其峰值亮度与现有高能X射线自由电子激光相当，而平均亮度更是高出3个量级，有望为不同的应用研究领域开创新的机遇。

　　本项研究成功降低了X射线自由电子激光装置的规模和造价，对于紧凑型X射线自由电子激光的发展有着极为重要的意义，有利于X射线自由电子激光的普及。目前，研究人员正在积极开展后续研究，如基于衍射极限环驱动和自种子驱动的中等能量X射线自由电子激光谐波放大器等。中等能量X射线自由电子激光振荡器的出现，将大幅提高能量回收型和超导高重复频率直线加速器的竞争力和性价比。

　　图1 中等能量X射线自由电子激光振荡器示意图

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