Interpretar el significado del dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros

Con el dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros entrando en la etapa de construcción integral, en el futuro, estará junto con la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Shanghai existente, el dispositivo láser de electrones libres de rayos X suave, ultrarresistente y ultracorto dispositivo experimental láser, etc., para formar el grupo de instalaciones científicas fotónicas más grande y completo del mundo.

"El centro de ciencia fotónica líder en el mundo se levantará en Zhangjiang". El 27 de abril, en la BBS académica "oportunidad científica y desafío técnico del láser de electrones libres de rayos X" organizada por la Universidad de ciencia y tecnología de Shanghai y el laboratorio de Zhang Jiang, muchos eruditos reconocidos entendieron las funciones y los aspectos más destacados de Dispositivo láser de rayos X de electrones libres.

Sonda ideal para revelar la estructura del material y los fenómenos de la vida.

Como sonda ideal que puede revelar la estructura de la materia y el fenómeno de la vida a escala atómica / molecular, los rayos X han tenido un profundo impacto en la física, la química, la vida y otras disciplinas.

"Los seres humanos necesitan explorar más el micromundo, especialmente en los campos de los materiales, el medio ambiente, la biología y muchas otras disciplinas. En el proceso de llevar a cabo algunos proyectos de investigación científica básica, hemos comenzado a tener requisitos más altos y más especiales para las fuentes de luz. . " Jiang huaidong, profesor de la escuela de ciencia y tecnología de materiales de la universidad de ciencia y tecnología de Shanghai y director general de la subestación fel-i de la línea de haz del proyecto del dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros, dijo que comparó Con la fuente de luz de radiación de sincrotrón de tercera generación, el láser de electrones libres de rayos X tiene tres ventajas significativas: mayor brillo, pulsos más cortos y mejor coherencia. Por ejemplo, el brillo máximo de un láser de rayos X de electrones libres es de 8 a 10 órdenes de magnitud más alto que el de una fuente de sincrotrón de tercera generación, mientras que la frecuencia de pulso es de 3 a 4 órdenes de magnitud más corta, desde femtosegundos hasta subfemtosegundos.

El establecimiento de dispositivos láser de electrones libres de rayos X duros proporcionará imágenes de alta resolución, exploración de procesos ultrarrápida, análisis avanzado de estructuras y otras herramientas de investigación de vanguardia para la investigación multidisciplinaria. Secretario del partido de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghai, rayos X duros, dispositivo láser de electrones libres, gerente general del proyecto zhi-yuan zhu a la capacidad de detección experimental para tomar un ejemplo: alrededor de 1 mev de resolución de energía de espectroscopía (mev) hacer un experimento, en el pasado con la fuente de luz de radiación de sincrotrón de tercera generación necesita 200 días, mientras que el uso de dispositivos láser de electrones libres de rayos X duros solo necesita 3 horas.

Zhao zhentang, director del Instituto de Física Aplicada de Shanghai en la Academia de Ciencias de China y científico jefe del proyecto del dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros, dijo que el dispositivo tiene una amplia gama de aplicaciones. En química, por ejemplo, los científicos pueden observar el proceso de ruptura de enlaces químicos a través de experimentos.

"El año pasado, el Premio Nobel de Química se otorgó a la microscopía crioelectrónica, en el sentido de que hasta ahora la comprensión científica de la estructura celular se ha limitado a tomar fotografías moleculares. En el futuro, una vez que se utilice un láser de rayos X de electrones libres duros , los científicos tendrán la oportunidad de observar las células mientras viven. Solo entendiendo la estructura básica de la materia y obteniendo una comprensión más profunda a los niveles atómico y molecular, los científicos pueden controlar estas estructuras ", dijo Jiang.

Los requisitos de precisión de la construcción no tienen precedentes

Longitud total de 3. El dispositivo láser de rayos X de electrones libres de rayos X duros de 1 km construirá un túnel subterráneo enterrado a 29 metros bajo tierra. La instalación no solo es la instalación científica más cara desde la fundación de la nueva China, sino también la más difícil de construir.

"A diferencia de las instalaciones ordinarias de ingeniería civil, esta es una gran instalación científica con una aplicación especial en la ciencia, por lo que el requisito de precisión en la construcción no tiene precedentes". En palabras de Yang zhihao, el líder de diseño del proyecto del dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros y vicepresidente del instituto de investigación y diseño de tránsito ferroviario de ingeniería de túneles de Shanghai, el dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros es un dispositivo ultraconvencional. , proyecto ultralargo y ultraprofundo. Debido a la particularidad de este dispositivo, después del estudio preliminar, es necesario construir un túnel recto con varios instrumentos ópticos y equipos dentro del sitio de zhangjiang, pudong, que solo se puede construir bajo tierra. Las estructuras civiles ordinarias generalmente se construyen con centímetros de precisión, mientras que las unidades láser de rayos X duros de electrones libres se construyen con milímetros o incluso micrones. Para cumplir con los requisitos de los experimentos científicos, el dispositivo está equipado con cinco pozos en funcionamiento y la profundidad de excavación de cada pozo alcanza unos 45 metros. "En la capa de suelo blando de los cimientos en Shanghai, asegúrese de hacer esta sección tan larga como 3." Una instalación grande de 1 kilómetro sin hundimientos significa dificultad y desafío en la construcción.

Se sabe que el período de construcción del dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros es de siete años, incluida la investigación y el desarrollo del dispositivo en sí, y el tiempo de construcción de la parte de ingeniería del túnel es de tres años. Se espera que esté terminado a fines de 2024.

Los grupos de dispositivos grandes se complementarán funcionalmente

En los últimos años, a medida que el desarrollo del láser de electrones de rayos X ha pasado de la etapa de exploración de la prueba de principios y métodos a la etapa de rápido desarrollo del avance científico de la frontera, la comunidad académica en general cree que desempeñará un papel insustituible en la frontera. áreas de energía, medio ambiente, salud y descubrimiento de nuevos materiales, etc. que resuelvan las necesidades estratégicas nacionales.

Como parte importante de la construcción del centro científico nacional integral de zhangjiang, el dispositivo láser de electrones libres de rayos X duros de China comenzó no demasiado tarde y su rendimiento es mejor que el de Europa y América. "En el futuro, el dispositivo láser de rayos X duros de electrones libres complementará el dispositivo láser de rayos X blandos de electrones libres y el dispositivo experimental de láser ultrarresistente y ultracorto en términos de funciones para satisfacer las necesidades de diferentes usuarios". Zhao zhentang cree que el grupo de dispositivos grandes creará oportunidades estratégicas para que el centro de innovación de ciencia y tecnología de Shanghai mejore significativamente su capacidad de innovación independiente y desempeñará un papel insustituible en la participación en la competencia mundial de innovación de ciencia y tecnología en el futuro.

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