中國第一，世界最亮
2017年1月15日，中科院研制的“大連光源”發(fā)出了世界上最強的極紫外自由電子激光脈沖，單個(gè)皮秒激光脈沖產(chǎn)生140萬(wàn)億個(gè)光子，成為世界上最亮且波長(cháng)完全可調的極紫外自由電子激光光源。
“大連光源”是中國第一臺大型自由電子激光科學(xué)研究用戶(hù)裝置，是當今世界上唯一運行在極紫外波段的自由電子激光裝置，如今也是世界上最亮的極紫外光源。
什么是極紫外光？
光的本質(zhì)是電磁波，同時(shí)也是粒子，光子本身帶有能量，波長(cháng)越短，光子的能量就越高?？梢?jiàn)光的波長(cháng)大致處于400-700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(jué)細胞產(chǎn)生信號，而波長(cháng)小于可見(jiàn)光的紫外光因為光子能量高，就會(huì )對人體產(chǎn)生危害，比如UVA（320-400nm）和UVB（270-320nm）紫外光。而當波長(cháng)短到100納米附近時(shí)，一個(gè)光子所具備的能量就足以電離一個(gè)原子或分子而又不會(huì )把分子打碎，這個(gè)波段的光稱(chēng)為極紫外光。
極紫外光有什么用？
自由電子激光是國際上最先進(jìn)的新一代先進(jìn)光源，也是當今世界先進(jìn)國家競相發(fā)展的重要方向，在科學(xué)研究、先進(jìn)技術(shù)、國防科技發(fā)展中有著(zhù)重要的應用前景。
很多物理和化學(xué)過(guò)程在本質(zhì)上都是原子和分子過(guò)程，比如臭氧層空洞的形成涉及到大氣上層臭氧分子（O3）的淬滅機制，霧霾的形成涉及到污染物分子（SO2、CO等）聚集過(guò)程，燃燒過(guò)程涉及到氧原子或氧分子與其它分子的反應等一系列過(guò)程。要控制或利用這些物理和化學(xué)過(guò)程，就需要在實(shí)驗室里研究這些過(guò)程所涉及到的原子和分子的反應機制，因此就需要精確并且高靈敏度地探測所涉及到原子和分子。自由電子激光能夠給分子“拍電影”，比如記錄化學(xué)鍵斷裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程，具有非常誘人的應用前景。
在科學(xué)實(shí)驗中，需要探測的原子或分子數量可能非常少，存在時(shí)間也非常短，普通的極紫外光源無(wú)法滿(mǎn)足這個(gè)需求，必須要有高亮度的極紫外光源，即極紫外激光。極紫外激光只能在脫離原子核而單獨存在的自由狀態(tài)的電子中產(chǎn)生。
舉國關(guān)注的霧霾問(wèn)題，就可以利用大連光源來(lái)研究。在極紫外光照射下的區域內，幾乎所有的原子和分子都“無(wú)處遁形”。大氣中的化學(xué)物質(zhì)與水分子作用后，形成分子團簇，這些團簇在生長(cháng)過(guò)程中吸附大氣中各種污染分子，生長(cháng)為較大的氣溶膠顆粒，并逐漸成長(cháng)為霧霾。利用大連光源極紫外軟電離技術(shù)，能夠解析大氣化學(xué)中性團簇的精細結構，揭示大氣中氣溶膠的成核動(dòng)力學(xué)機制。
世界上90%的能源來(lái)自于燃燒，高效利用能源以及減少污染排放是重要的世界性問(wèn)題。極紫外光可利用單光子電離的方法靈敏探測燃燒中間反應步驟和中間體的理想光源，為闡明燃燒過(guò)程中的化學(xué)機理提供堅實(shí)的基礎。
“大連光源”的特點(diǎn)
“大連光源”的每一個(gè)激光脈沖可以發(fā)出超過(guò)10萬(wàn)億個(gè)光子；波長(cháng)可在50nm到150nm之間完全連續可調，具有完全的相干性；該激光可以工作在飛秒或皮秒脈沖模式，可以用SASE（自放大自發(fā)輻射）或HGHG（高增益諧波放大）模式運行。
因此，“大連光源”可被用于觀(guān)測與燃燒、大氣以及潔凈能源相關(guān)的物理化學(xué)過(guò)程，將大大促進(jìn)中國在能源、光學(xué)、物理、生物、材料、大氣霧霾、光刻等多個(gè)重要領(lǐng)域研究水平的提升。
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