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      究竟何為極紫外自由電子激光?有哪些應用

      時間:2017-02-05人氣: 作者: 鐳屏科技

      導讀: 日前,由中國科學院大連化學物理研究所和上海應用物理研究所聯合研制的極紫外自由電子激光裝置——“大連光源”經過3個多月卓有成效的調試之后,終于發出了世界上最強的極紫外自由電子激光脈沖。


      鐳屏科技激光網訊:日前,由中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)和上海應用物理研究所(以下簡稱“上海應物所”)聯合研制的極紫外自由電子激光裝置——“大連光源”經過3個多月卓有成效的調試之后,終于發出了世界上最強的極紫外自由電子激光脈沖——單個皮秒激光脈沖可產生140萬億個光子,成為世界上最亮且波長完全可調的極紫外自由電子激光光源。

      究竟何為極紫外自由電子激光?該裝置又有哪些應用?

      為分子拍電影的攝像機

      光的本質是電磁波,同時也是粒子,光子本身帶有能量,波長越短,光子的能量就越高??梢姽獾牟ㄩL大致處于400到700納米之間(1納米等于10億分之一米),其光子能量可以刺激人的視覺細胞產生信號,而波長小于可見光的紫外光因為光子能量高,會對人體產生危害,比如UVA(320至400納米)和UVB(270至320納米)紫外光。“當波長短到100納米附近時,一個光子所具備的能量就足以電離一個原子或分子,而又不會把分子打碎,這個波段的光稱為極紫外光。”大連化物所科研人員戴東旭說。

       

      自19世紀以來,電和電磁波不僅成為人類社會最重要的輸送和使用能源的形式,也成為人類認識和感知物質世界最重要的媒介和手段。例如,人們都是把聲音和圖像通過麥克風和攝像頭等轉換成電信號,然后進行處理和傳輸。

      同樣,要想探測物質世界中的原子和分子,最關鍵的,就是要將所要探測的物質世界中的原子或分子中的相關信息變成易于識別和處理的電信號。“最直接的方法就是:把原子或分子中的電子打出來,使得原子、分子變成帶有正電荷的離子。這種帶正電的離子擊打在探測器上,就會形成電信號,這樣一來,我們便能更加靈敏地探測原子、分子及自由基。”戴東旭介紹說,通過探測打出來的電子,還可以得到物質的結構和動態信息,進而在原子、分子層次上探索物質世界的奧秘。自19世紀以來,電和電磁波不僅成為人類社會最重要的輸送和使用能源的形式,也成為人類認識和感知物質世界最重要的媒介和手段。例如,人們都是把聲音和圖像通過麥克風和攝像頭等轉換成電信號,然后進行處理和傳輸。

      在科學實驗中,需要探測的原子或分子數量可能非常少,存在時間也非常短,普通的極紫外光源無法滿足這個需求,必須要有高亮度的極紫外光源,即極紫外激光。已經建成的大連光源是當今世界上首套運行在極紫外波段的自由電子激光用戶裝置,也是最亮的極紫外光源。光源的每一個激光脈沖可產生超過100萬億個光子,波長可在極紫外區域完全連續可調,具有良好的相干性;該激光還可以在飛秒或皮秒脈沖模式工作。

      如此一來,具有高亮度、超快特性的極紫外自由電子激光,便可輕松“看到”在原子層次上發生的物理、化學、生物反應過程,將物質科學的實驗研究由宏觀體系深入到單個原子尺度體系、從靜態過程上升到超快的動態過程、從理想實驗環境下的研究逐步轉向真實反應條件下的研究。

      “它是一個能夠給分子拍電影的工具。”上海應物所所長趙振堂介紹說,極紫外自由電子激光脈沖持續時間足夠短,能夠捕捉到化學鍵斷裂和形成的過程,大大提高了人類研究物質內部結構的能力。

       

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