張江國家實驗室：光子科學大裝置集群

　　昨天，我國迄今為止投資最大、建設周期最長的國家重大科技基礎設施項目——硬X射線自由電子激光裝置在上海張江綜合性國家科學中心開工建設。這一總投資近100億元的“大國重器”計劃于2025年竣工并投入使用，為科研用戶提供高分辨成像、先進結構解析、超快過程探索等尖端研究手段。

　　X射線自由電子激光裝置是各個科技強國爭相發(fā)展的大型加速器。如今，這一領域競爭的意味越來越濃，也讓上?？蒲袌F隊憋足了一股勁?！霸诮ㄔO過程中，我們一定要立足自主研發(fā)，把核心技術、關鍵技術掌握在自己手里！”硬X射線自由電子激光裝置工程副經理王東研究員說。

　　自由電子激光是目前世界上最先進的X光光源，能發(fā)出波長0.01-0.1納米的硬X射線。上海交通大學教授王宇杰介紹，這種“非一般”激光具有三大特點：超高亮度、超短脈沖、完全相干性。

　　上海要成為具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心，需要擁有自由電子激光。它與第三代同步輻射光源、國家蛋白質科學設施、超強超短激光等組成國際領先的光子科學設施集群，能吸引全球科學家到張江開展最前沿的探索。

　　王東告訴記者，“硬X射線自由電子激光裝置”多年前就被寫入《國家重大科技基礎設施建設中長期規(guī)劃（2012—2030年）》，2016年又被列入《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規(guī)劃》。一開始，科學界設想的方案是利用常溫技術建造低重復頻率裝置，造價近20億元。然而上海加快建設科創(chuàng)中心以來，市委市政府與國家發(fā)展改革委、中科院多次討論，最終決定：瞄準國際先進水平，采用低溫超導技術，建造高重復頻率硬X射線自由電子激光裝置。其綜合性能是低重復頻率裝置的100—1000倍，造價也隨之躍升，高達95億元左右。

　　硬X射線自由電子激光裝置工程副經理劉志介紹，上海硬X射線自由電子激光裝置工程的技術難度很大。裝置總長約3.1公里，將建設埋深29米的地下隧道，包含超導直線加速器隧道、波蕩器隧道、光束線隧道等10條隧道及5個工作井。超導加速器是裝置的核心部分。而超導高頻加速模組，則是超導加速器里的核心部件。這個模組長約12米，由數千個零部件構成，結構非常復雜。其中的高頻腔部件由低溫超導材料制成，浸泡在零下271.15攝氏度的液氦中，能產生高梯度電場，將自由電子加速到光速。王東和劉志表示，項目團隊有信心通過自主研發(fā)，在未來三四年里取得核心技術突破。

　　未來7年里，項目團隊將全身心投入自主研發(fā)，力爭讓上海硬X射線自由電子激光裝置成為全球最先進、最高效的科研光源。

（原載于《解放日報》 2018-04-28 02版）