Interpretieren Sie die Bedeutung eines harten röntgenfreien Elektronenlasers

Mit dem harten röntgenfreien Elektronenlaser, der in die Phase eines umfassenden Aufbaus eintritt, wird es in Zukunft zusammen mit der vorhandenen Lichtquelle für Synchrotronstrahlung in Shanghai, dem weichen röntgenfreien Elektronenlaser, ultra-stark und ultra-kurz sein Laser-Experimentiergerät usw. zur Bildung der größten und umfassendsten photonischen Gruppe großer wissenschaftlicher Einrichtungen der Welt.

"Das weltweit führende photonische Wissenschaftszentrum wird in Zhangjiang entstehen." Am 27. April haben viele bekannte Wissenschaftler bei der akademischen BBS "Wissenschaftliche Gelegenheit und technische Herausforderung des röntgenfreien Elektronenlasers", die von der Universität für Wissenschaft und Technologie Shanghai und dem Zhang Jiang Labor veranstaltet wurde, die Funktionen und Höhepunkte von Hard verstanden Röntgenfreies Elektronenlasergerät.

Ideale Sonde zur Aufdeckung von Materialstrukturen und Lebensphänomenen

Als ideale Sonde, die die Struktur der Materie und das Phänomen des Lebens auf atomarer / molekularer Ebene aufdecken kann, hat Röntgen einen tiefgreifenden Einfluss auf Physik, Chemie, Leben und andere Disziplinen.

"Der Mensch muss die Mikrowelt weiter erforschen, insbesondere in den Bereichen Materialien, Umwelt, Biologie und vielen anderen Disziplinen. Bei der Durchführung einiger wissenschaftlicher Grundlagenforschungsprojekte haben wir begonnen, höhere und speziellere Anforderungen an Lichtquellen zu stellen . " Jiang Huaidong, Professor an der Fakultät für Materialwissenschaften und -technologie der Universität für Wissenschaft und Technologie in Shanghai und Generaldirektor der fel-i-Unterstation der Strahllinie des Projekts für harte röntgenfreie Elektronenlaser, sagte im Vergleich dazu Mit der Synchrotronstrahlungslichtquelle der dritten Generation hat der röntgenfreie Elektronenlaser drei wesentliche Vorteile: höhere Helligkeit, kürzere Impulse und bessere Kohärenz. Beispielsweise ist die Spitzenhelligkeit eines Röntgenlasers mit freien Elektronen um 8 bis 10 Größenordnungen höher als die einer Synchrotronquelle der dritten Generation, während die Pulsfrequenz um 3 bis 4 Größenordnungen kürzer ist und von Femtosekunden bis reicht Subfemtosekunden.

Die Einrichtung von harten röntgenfreien Elektronenlasergeräten wird hochauflösende Bildgebung, ultraschnelle Prozessexploration, fortschrittliche Strukturanalyse und andere innovative Forschungsinstrumente für die multidisziplinäre Forschung ermöglichen. Parteisekretär der Universität für Wissenschaft und Technologie Shanghai, harte Röntgenstrahlen, freies Elektronenlasergerät, General Manager des Projekts zhi-yuan zhu zur experimentellen Detektionsfähigkeit, um ein Beispiel zu nehmen: Rund 1 mev Spektroskopie Energie Auflösung (mev) machen ein Experiment, in Die Vergangenheit mit der Synchrotronstrahlungslichtquelle der dritten Generation dauerte bis zu 200 Tage, während die Verwendung von harten röntgenfreien Elektronenlasergeräten nur bis zu 3 Stunden dauerte.

Zhao Zhentang, Direktor des Shanghai Institute of Applied Physics an der chinesischen Akademie der Wissenschaften und Chefwissenschaftler des Projekts für harte röntgenfreie Elektronenlaser, sagte, das Gerät habe ein breites Anwendungsspektrum. In der Chemie können Wissenschaftler beispielsweise den Prozess des Aufbrechens chemischer Bindungen durch Experimente beobachten.

"Der letztjährige Nobelpreis für Chemie wurde an die Kryoelektronenmikroskopie verliehen, in dem Sinne, dass sich das wissenschaftliche Verständnis der Zellstruktur bisher auf molekulare Fotografien beschränkte. In Zukunft wird einmal ein harter Röntgen-Freie-Elektronen-Laser verwendet Wissenschaftler haben die Möglichkeit, die Zellen während ihres Lebens zu beobachten. Nur wenn sie die Grundstruktur der Materie verstehen und ein tieferes Verständnis auf atomarer und molekularer Ebene erlangen, können Wissenschaftler diese Strukturen kontrollieren. ", sagte Jiang.

Konstruktionsgenauigkeitsanforderungen sind beispiellos

Gesamtlänge von 3. Das 1 km lange harte röntgenfreie Elektronenlasergerät wird einen unterirdischen Tunnel bauen, der 29 Meter unter der Erde vergraben ist. Die Installation ist nicht nur die teuerste wissenschaftliche Installation seit der Gründung des neuen China, sondern auch die schwierigste im Bau.

"Im Gegensatz zu gewöhnlichen Tiefbauanlagen handelt es sich hierbei um eine große wissenschaftliche Anlage mit besonderer Anwendung in der Wissenschaft, sodass die Anforderungen an die Präzision der Konstruktion beispiellos sind." Nach den Worten von Yang zhihao, dem Projektdesignleiter des harten röntgenfreien Elektronenlasergeräts und Vizepräsidenten des Shanghai Tunnel Engineering Rail Transit Design- und Forschungsinstituts, ist das harte röntgenfreie Elektronenlasergerät ultrakonventionell , ultralanges und ultratiefes Projekt. Aufgrund der Besonderheit dieses Geräts ist es nach der Vorstudie erforderlich, auf dem Gelände von Zhangjiang, Pudong, einen geraden Tunnel mit verschiedenen optischen Instrumenten und Geräten zu bauen, der nur unterirdisch gebaut werden kann. Gewöhnliche zivile Strukturen werden normalerweise mit einer Genauigkeit von Zentimetern gebaut, während harte Röntgen-Freie-Elektronen-Lasereinheiten auf Millimeter oder sogar Mikrometer gebaut werden. Um den Anforderungen wissenschaftlicher Experimente gerecht zu werden, ist das Gerät mit fünf Arbeitsbohrungen ausgestattet, und die Ausgrabungstiefe jeder Bohrung beträgt etwa 45 Meter. "Stellen Sie in der weichen Bodenschicht des Fundaments in Shanghai sicher, dass dieser Abschnitt so lang wie 3 ist." Eine 1 Kilometer große Installation ohne Senkung bedeutet Schwierigkeiten und Herausforderungen beim Bau.

Es ist bekannt, dass die Bauzeit des harten röntgenfreien Elektronenlasers sieben Jahre beträgt, einschließlich der Forschung und Entwicklung des Geräts selbst, und die Bauzeit des Tunnelbauteils drei Jahre beträgt. Die Fertigstellung wird für Ende 2024 erwartet.

Cluster großer Geräte ergänzen sich funktional

In den letzten Jahren, als die Entwicklung des Röntgenelektronenlasers von der Phase des Nachweises des Prinzips und der Erforschung von Methoden zur raschen Entwicklung des wissenschaftlichen Durchbruchs an der Grenze überging, glaubt die akademische Gemeinschaft im Allgemeinen, dass er eine unersetzliche Rolle an der Grenze spielen wird Bereiche Energie, Umwelt, Gesundheit und Entdeckung neuer Materialien usw., die die nationalen strategischen Bedürfnisse lösen.

Als wichtiger Bestandteil des Baus des umfassenden nationalen Wissenschaftszentrums in Zhangjiang begann Chinas hartes röntgenfreies Elektronenlasergerät nicht zu spät und seine Leistung ist besser als die von Europa und Amerika. "In Zukunft wird das harte röntgenfreie Elektronenlasergerät das weiche röntgenfreie Elektronenlasergerät und das ultra-starke und ultrakurze experimentelle Lasergerät hinsichtlich der Funktionen ergänzen, um den Anforderungen verschiedener Benutzer gerecht zu werden." Zhao zhentang glaubt, dass das Cluster großer Geräte dem Sci-Tech-Innovationszentrum in Shanghai strategische Möglichkeiten bieten wird, seine unabhängige Innovationskapazität erheblich zu verbessern, und in Zukunft eine unersetzliche Rolle bei der Teilnahme am globalen Wettbewerb für Sci-Tech-Innovationen spielen wird.

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