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投资近百亿“大国重器”2025年投用
2018年5月2日 11:41

  4月27日上午,伴随着硬X射线自由电子激光装置项目的5号工作井桩基启动,我国迄今为止投资最大、建设周期最长的国家重大科技基础设施项目——硬X射线自由电子激光装置在上海张江综合性国家科学中心开工建设。这一总投资近100亿元的“大国重器”计划于2025年竣工并投入使用。未来,硬X射线自由电子激光装置将与已有的上海同步辐射光源、国家蛋白质科学设施、软X射线自由电子激光装置、超强超短激光装置、活细胞结构与功能成像等线站工程在浦东张江组成大科学装置集群,推动我国的光子科学走向世界前列,实现跨越式发展。

  由于原子、电子运动得实在太快了,人类至今从未看清过它们是怎样运动的。而X射线自由电子激光可以捕捉微观世界的瞬时图像,并可慢速回放,让科学家弄清其中的奥妙,因而成为世界各国争相研制的一大科研利器。

  与同步辐射光相比,X射线自由电子激光具有更高的亮度、更短的脉冲结构和更好的相干性。同步辐射光所能看到的是分子层面的结构,而硬X射线自由电子激光则能看清原子级别的结构。据悉,已投入使用的“鹦鹉螺”上海光源属于第三代同步辐射光源,而X射线自由电子激光属于第四代先进光源,其峰值亮度比第三代同步辐射光源高9-10个量级(即10的9-10次方);成像时间尺度可达到飞秒量级(1秒的1000万亿分之一)。

  中国科学院上海应用物理研究所所长、硬X射线自由电子激光装置项目首席科学家赵振堂打了个比方:如果说上海光源类别的第三代同步辐射光能为科学家拍摄“分子照片”,那么属于“第四代先进光源”的X射线自由激光则进入“拍摄分子影片”的时代。

  记者了解到,硬X射线自由电子激光装置项目法人单位为上海科技大学,共建单位为中国科学院上海应用物理研究所和中国科学院上海光学精密机械研究所。上海科技大学校长江绵恒表示,这样的“大国重器”建设将给上海科创中心自主创新能力的大幅提升创造战略机遇,未来也将在参与全球科技创新竞争中发挥不可替代的作用。上科大将从人才培养、科学研究、管理支撑和环境营造等多个角度助力项目建设。

  据先容,硬X射线自由电子激光装置总长度3.1公里,工程任务是建设一台能量为8GeV(千兆电子伏特)的超导直线加速器、3条波荡器线、3条光速线以及首批10个实验站。用硬X射线自由电子激光装置项目设计负责人、上海市隧道工程轨道交通设计研究院副院长杨志豪的话来说,硬X射线自由电子激光装置是一个超常规、超长、超深的项目。由于该装置的特殊性,经过前期的研究,要在浦东张江选址、建造一条笔直的、内部要能装载各种光学仪器设备的隧道,只有建在地下才有可能。普通的土建设施一般在施工精度上达到厘米级,而硬X射线自由电子激光装置则要达到毫米甚至微米级。而为了满足科学实验的要求,该装置设有五个工作井,每个井开挖深度达到45米左右。“在上海软土层的地基,要确保这一长达3.1公里的大装置不出现沉降,在建设上都意味着难度和挑战。”

  该项目建设周期预计7年,建成后,将成为世界上极为高效和先进的自由电子激光用户装置之一,能够为物理、化学、生命科学、材料科学、能源科学等多学科提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等多种极具前瞻性的尖端研究手段,并形成多学科交叉的先进科学研究平台。

  启动仪式后,上海科技大学还举行“X射线自由电子激光的科学机遇与技术挑战”论坛,世界各地的院士和专家围绕着X射线自由电子激光的机遇与挑战进行探讨。

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来源:浦东时报     
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