硬X線自由電子レーザー装置の意味を解釈する

硬X線自由電子レーザー装置は総合的な建設の段階に入り、将来的には、既存の上海シンクロトロン放射光源、軟X線自由電子レーザー装置、超強力および超短世界最大かつ最も包括的なフォトニック大規模科学施設グループを形成するためのレーザー実験装置など。

「世界をリードするフォトニックサイエンスセンターが張江に建設されます。」 4月27日、上海科技大学と張江研究所が主催する学術BBS「X線自由電子レーザーの科学的機会と技術的挑戦」で、多くの著名な学者がハードの機能とハイライトを理解しましたX線自由電子レーザー装置。

材料の構造や生命現象を明らかにするための理想的なプローブ

X線は、物質の構造や生命の現象を原子/分子スケールで明らかにすることができる理想的なプローブとして、物理学、化学、生命などの分野に多大な影響を与えてきました。

「人間は、特に材料、環境、生物学、その他の多くの分野で、ミクロの世界をさらに探求する必要があります。いくつかの基本的な科学研究プロジェクトを実施する過程で、光源に対するより高度で特別な要件があり始めています。 。」上海科学技術大学の材料科学技術学部の教授であり、硬X線自由電子レーザー装置プロジェクトのビームラインのfel-i変電所のゼネラルディレクターであるJianghuaidongは、第3世代の放射光光源を使用すると、X線自由電子レーザーには3つの重要な利点があります。それは、より高い輝度、より短いパルス、より優れたコヒーレンスです。たとえば、X線自由電子レーザーのピーク輝度は第3世代シンクロトロン光源よりも8〜10桁高く、パルス周波数はフェムト秒から3桁の範囲で3〜4桁短くなっています。サブフェムト秒。

硬X線自由電子レーザーデバイスの確立は、高解像度イメージング、超高速プロセス探索、高度な構造分析、および学際的な研究のための他の最先端の研究ツールを提供します。上海科学技術大学の党書記、硬X線、自由電子レーザー装置、プロジェクトzhi-yuan zhuのゼネラルマネージャー、例を挙げると、実験的検出能力：約1 mev分光エネルギー分解能（mev）で実験を行う過去の第3世代放射光光源の場合は200日必要ですが、硬X線自由電子レーザーデバイスの使用には3時間しかかかりません。

中国科学院の上海応用物理学研究所の所長であり、硬X線自由電子レーザー装置プロジェクトの主任科学者である趙ジェンタン氏は、この装置には幅広い用途があると述べた。たとえば化学では、科学者は実験を通じて化学結合を切断するプロセスを観察できます。

「昨年のノーベル化学賞は、これまで細胞構造の科学的理解が分子写真の撮影に限定されていたという意味で、低温電子顕微鏡法に授与されました。将来的には、硬X線自由電子レーザーが使用されるようになります。 、科学者は生きている細胞を観察する機会があります。物質の基本構造を理解し、原子および分子レベルでより深く理解することによってのみ、科学者はこれらの構造を制御できます。」とJiang氏は述べています。

建設精度の要件は前例のないです

全長3。1kmの硬X線自由電子レーザー装置は、地下29メートルに埋められた地下トンネルを建設します。この施設は、新しい中国の設立以来最も高価な科学施設であるだけでなく、建設においても最も困難です。

「通常の土木施設とは異なり、これは科学に特別な用途を持つ大規模な科学設備であるため、建設精度の要件は前例のないものです。」硬X線自由電子レーザー装置のプロジェクト設計リーダーであり、上海トンネル工学鉄道輸送設計研究機関の副社長であるヤン・ジハオの言葉を借りれば、硬X線自由電子レーザー装置は超従来型です。 、超長尺および超深層プロジェクト。この装置の特殊性のため、予備調査の後、浦東の張江の敷地内に、地下にしか建設できないさまざまな光学機器や機器を備えた直線トンネルを建設する必要があります。通常の土木構造物は通常、センチメートル以内の精度で製造されますが、硬X線自由電子レーザーユニットはミリメートルまたはミクロン以内で製造されます。科学実験の要件を満たすために、デバイスには5つの作業ウェルが装備されており、各ウェルの掘削深度は約45メートルに達します。 「上海の基礎の軟弱地盤層では、必ずこのセクションを3まで長くしてください。」沈下のない1キロメートルの大規模な設置は、建設の困難と挑戦を意味します。

硬X線自由電子レーザー装置の製作期間は、装置自体の研究開発を含めて7年、トンネル工学部の製作期間は3年であることが知られています。 2024年末までに完成する予定です。

大きなデバイスのクラスターは、機能的に互いに補完し合います

近年、X線電子レーザーの開発は、原理実証と方法探索の段階からフロンティア科学の飛躍的進歩の急速な開発段階に移行しているため、学界は一般的に、フロンティアにおいてかけがえのない役割を果たすと信じています。国の戦略的ニーズを解決するエネルギー、環境、健康、新素材の発見などの分野。

張江総合国立科学センターの建設の重要な部分として、中国の硬X線自由電子レーザー装置は遅すぎることなく開始され、その性能はヨーロッパやアメリカよりも優れています。 「将来的には、硬X線自由電子レーザー装置は、さまざまなユーザーのニーズを満たす機能の点で、軟X線自由電子レーザー装置と超強力および超短レーザー実験装置を補完するでしょう。」 Zhao zhentangは、大型デバイスのクラスターが上海の科学技術革新センターに戦略的な機会を生み出し、独立した革新能力を大幅に向上させ、将来の世界的な科学技術革新競争に参加する上でかけがえのない役割を果たすと信じています。

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