大连雾霾 大连化物所粗大事了，全世界羡慕嫉妒很

由中国科学院大连化学物理研究所本站和上海应用物理研究所本站联合研制的极紫外自由电子激光装置——“大连光源”，于1月15日终于发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲。单个皮秒激光脉冲产生140万亿个光子本站，成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。中国科学院副院长、院士王恩哥，大连市副市长刘岩等出席。

第三代光源给分子“拍照”，大连光源可“摄像”

自由电子激光是国际上最先进的新一代先进光源，在科学研究、先进技术、国防科技发展中有着重要的应用前景。

近十年来，自由电子激光技术的发展和突破为探索未知物质世界、发现新科学规律、实现技术变革提供了前所未有的研究工具。

已经建成的大连光源，总长100米，是我国第一台大型自由电子激光科学研究用户装置，是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源。

光源的每一个激光脉冲可产生超过100万亿个光子，波长可在极紫外区域完全连续可调，具有完全的相干性；该激光可以工作在飞秒或皮秒脉冲模式，可以用SASE或HGHG模式运行。

大连光源。 通讯员胡蔚成拍摄

化物所相关负责人告诉记者，大连光源主要对分子、原子进行研究。此前的第三代光源可以给分子拍照，而大连光源属于第四代光源，可以给分子摄像。

举例来说，以前人们讨论马在奔跑时有没有四脚全部腾空的时候，因为马速度快，人眼看不到，可是当有了摄像机之后就解决了这个问题。

大连光源可解析雾霾形成的团簇结构

这一先进光源在化学、能源、物理、生物、环境等重要研究领域有着广泛的应用，许多人不知道到底是如何应用。化物所相关人员解释说，比如在燃烧化学方面，世界上90%以上能源来自于燃烧，大连光源可以探测这些燃烧中间反应步骤和中间体，为阐明燃烧过程中的化学机理提供基础；再比如雾霾，大气环境污染给人类带来严重危害，从根本上理解大气雾霾的形成和生长机理对污染防治非常重要。通过大连光源，可以解析大气化学中性团簇的精细结构。

据悉，我国率先建成这一先进光源对于推动我国乃至世界在这些研究领域的研究发展有着极其重要的意义。同时，这一光源的成功研制为我国未来发展X波段的自由电子激光打下了坚实的基础。

大连光源示意图。本报记者卢真珍拍摄

大连光源项目得到了国家自然科学基金委国家重大仪器专项的资助，由大连化物所和上海应物所联合研制，项目于2012年初正式启动，2014年10月正式开工建设。在两年的时间里完成了基建工程以及主体光源装置的研制，并且在很短的时间内调试成功产生了世界上单脉冲最亮的极紫外激光，创造了我国同类大型科学装置建设的新记录。

这一项目也开创了我国科学研究专家与大科学装置研制专家成功合作的先例，对于未来加快推动大科学装置在科学研究中的应用具有重要的现实意义。大连化物所以及上海应物所的项目专家将进一步努力将大连光源建设成为高水平的实验研究用户装置，为我国乃至世界提供一个独特的科学研究装置。

什么是极紫外光？

近代物理证明，光的本质是电磁波，同时也是粒子，光子本身带有能量，波长越短，光子的能量就越高。

可见光的波长大致处于400~700纳米之间本站，其光子能量可以刺激人的视觉细胞产生信号，而波长小于可见光的紫外光因为光子能量高，就会对人体产生危害，比如UVA本站和UVB本站紫外光。

而当波长短到100纳米附近时，一个光子所具备的能量就足以电离一个原子或分子而又不会把分子打碎，这个波段的光称为极紫外光。

由于在科学实验中，需要探测的原子或分子数量可能非常少，存在时间也非常短，普通的极紫外光源无法满足这个需求，必须要有高亮度的极紫外光源，即极紫外激光。

极紫外光能够电离几乎所有的组成普通物质的原子和分子的特性使得它无法在普通物质本站中传播，只能在真空中传播，所以极紫外光也称为真空紫外光。

因此，极紫外激光无法在普通物质中产生和放大，只能在“特殊物质”中产生，这个“特殊物质”就是脱离原子核而单独存在的自由状态的电子。

据介绍，大连光源是当今世界上唯一工作在极紫外波段的自由电子激光用户装置，大连光源也将成为当今世界上在极紫外波段最强的自由电子激光。

如何输出极紫外光？

根据电动力学原理，加速运动的电子会向外辐射电磁波，尤其是来回变向跑动本站的电子辐射电磁波能力非常强。

常用的无线信号，无论是电视还是手机，都是通过驱使电子在天线里来回振荡发射电磁波。

在大连极紫外相干光源中，时间宽度为几个皮秒本站的脉冲激光本站在光阴极上打出一簇高密度的脉冲电子，利用直线加速器将这个脉冲电子束加速到3亿电子伏特的能量本站。

这时，由于相对论效应，电子的速度与光速非常接近。再用另一束皮秒或者亚皮秒时间宽度的强激光本站照射在这个高能电子束上，电子束中的电子在种子激光的电磁场的作用下，就会按照激光的波长在空间重新分布本站，其中含有丰富的谐波成分。

然后让空间分布被调制的电子束继续穿越一系列周期性变化的磁场本站。

根据电磁学原理，电子在周期性磁场中会一边以光速向前飞行，一边左右摆动，这样电子就会向前辐射出光线。

由于电子飞行的速度和光速非常接近，电子在飞行途中各处发射的光会叠加增强，同时电子自身辐射的光也在调制电子自己的空间分布，从而使得电子更加强烈地辐射光线。

如果适当地选择周期性磁场的强度，就会使得种子激光中的某个谐波成分按照前述方式急剧地自激放大并达到饱和，从而输出极紫外光。

记者 | 卢真珍