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全球最强X射线激光器成功“点火”
本文转自：中国科学报
工作人员安装新的超导直线加速器，它是LCLS-II的核心。图片来源：JACQUELINE RAMSEYER ORRELL
本报讯 美国在X射线激光器领域重新占据了全球领先地位。据《科学》报道，9月18日，位于加州SLAC国家加速器实验室（以下简称SLAC）的直线加速器相干光源II（LCLS-II），即X射线自由电子激光器（XFEL），产生了第一次X射线闪光。升级后的装置将支持从生物分子结构到行星核心条件的所有探索，产生数据的速度将是原始LCLS的8000倍，并在某些方面超过其主要竞争对手——位于德国汉堡附近的欧洲XFEL。
德国电子同步加速器实验室的X射线光学科学家Sasa Bajt说：“一旦LCLS-II启动并运行，欧洲XFEL能做的任何事情都可以在LCLS-II上实现。”她说，这两台装置都为大型用户群体服务，但有些工作在新机器上会更容易做到。
SLAC的研究人员在2009年初代LCLS问世时就开始计划对这一耗资11亿美元的装置进行升级。拥有SLAC的美国能源部于2016年批准了该项目的建设。
第一个自由电子激光装置建于20世纪70年代，但直到2009年，LCLS才将这一概念推向“硬”X射线——那些波长短到足以解析原子尺度细节的X射线。
XFEL为X射线研究开辟了新领域。它可以在一次照射中确定结晶蛋白的结构，避免重复照射造成损伤。美国阿贡国家实验室的原子物理学家Linda Young说：“你可以利用该装置观察分子在自然时间尺度和长度尺度上的运动。”
耗资12亿欧元的欧洲XFEL部署了一台由超导金属制成的直线加速器。它必须用液氦冷却到接近绝对零度，但可以更快地产生电子脉冲。欧洲XFEL每秒能产生2.7万次X射线闪光，并能同时进行多个实验。
为跟上欧洲XFEL的步伐，SLAC的研究人员用一台新的超导直线加速器替换了一段1公里长的旧的直线加速器，还用两个新的波荡器替换了原来的一串波荡器。经过这些改进和补充，LCLS-II最终每秒可产生100万个X射线脉冲。
欧洲XFEL不规则的节奏和紧凑的间隔使得设计定时实验变得更加困难，并挑战了探测器的极限。相比之下，LCLS-II将产生连续的间隔1微秒的脉冲流。Bajt说：“这更容易操作，对探测器来说也更友好。”（文乐乐）
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快照生成时间：2023-09-20 08:45:05
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