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邀你走进一个非常“长”的科学装置,博尔特都得跑9秒多!

陈思 科学大院
2024-08-25


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今天带大家参观一下大连相干光源!与我们之前的印象不同,它不像同步辐射光源那样是“圆形”的,而是“长”的。


上海光源

(图片来源:中国科学院重大科技基础设施共享服务平台)


大连相干光源长这样↓



先一起来了解一下它能发出怎样的光吧!


近几十年来,自由电子激光技术快速发展,推动着物质科学的实验研究由宏观体系深入到单个原子和分子尺度体系、从静态过程到超快动态过程、从理想实验环境下的研究逐步转向接近真实反应条件下的研究



自由电子激光是激光家族的一个新成员。由于它的工作介质是自由电子,因此被称为自由电子激光,这种激光的特点是激光波长和脉冲结构可以根据需要进行设计,并且能够在大范围内连续调节,有着重要的应用前景。


具有高亮度、超快特性的极紫外自由电子激光可以高效地激发原子分子的外层电子到达电离态,是在原子分子层次上以及超快尺度上研究重要物理、化学、生物等过程的理想光源。


极紫外光,又称极端紫外线辐射,是指电磁波谱中波长从121纳米到10纳米的电磁辐射,是一种非常短的、非常高能量的光线。极紫外光的产生需要非常高的技术和设备,因为它的波长非常短,所以需要非常高能量的光源才能产生。



大连相干光源是一个基于超快激光与电子束相结合的可调极紫外相干光源,它是一个非常“长”的科学装置,除了光束线站,其余部分都建在一个有防辐射混凝土厚墙围护的长达96米的直线隧道中。


接下来,就让我们来一睹它的“真容”吧~


(请把手机转90°)

(请把手机转回去)


逐区来参观一下吧~

高亮度光阴极注入器

自由电子激光的成功很大程度取决于高品质电子束源技术的发展。大连相干光源采用高亮度光阴极电子注入技术,并且为了满足发射度的要求,团队需要在时间上和空间上同时对驱动激光进行“整形”。



直线加速器

大连相干光源直线加速器主要包括六段加速管和一台可移动磁压缩装置,光阴极产生的电子束通过这个直线加速器会被加速到300兆电子伏特。通过直线加速器获得的高流强、低能散、低发射度的电子束是决定自由电子激光能否达到饱和输出的关键要素。



光束线

大连相干光源放大器中产生的极紫外光束是通过特别设计的光束线高效地传输到实验研究工作站的。利用光束线上的极紫外光谱仪,极紫外光源的光强及波长可以被实时检测。同时,光束线上还配备了气相高次谐波抑制器用于抑制光源的高次谐波成分。


为什么要有高次谐波抑制器?在电力系统中,高次谐波会对电网造成污染,影响设备的正常运行。例如,高次谐波会导致电动机过热、产生噪音和振动,加速绝缘老化,缩短设备使用寿命。此外,高次谐波还会干扰通信和电子设备的正常工作,甚至引发一些安全问题。


现在,你对这个非常“长”的大科学装置是不是多了一些了解?科学家对它还有更多的期望!


大连相干光源是由国家自然科学基金委资助的国家重大科研仪器设备研制项目,于2017年初步建成出光,2018年7月通过验收,是我国第一台自由电子激光用户装置,也是世界上唯一工作在极紫外波段的自由电子激光装置。可以说,大连相干光源开启了研究分子高激发态反应机理研究的大门。



近年来,大连相干光源注重“大型用户装置+重要科研任务”的互动,积极发挥大型科学装置的原始创新策源作用,已经有多项重要成果产出,相信未来它将进一步在能源化学、表面催化、星际化学、大气化学以及生物医药等研究领域发挥支撑作用。


作者:陈思

作者单位:中国科学院大连化学物理研究所



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