近日,上海光源中心自由電子激光團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)The Innovation邀請,撰寫了題為“Features and future of X-ray free-electron lasers”的X射線自由電子激光綜述文章,發(fā)表于該刊2021年第2期。論文第一作者為黃楠順博士研究生,鄧海嘯研究員、趙振堂院士為論文共同通訊作者。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中國科學(xué)院和上海市的資助支持。
X射線自由電子激光與超強(qiáng)激光的對撞圖
自由電子激光利用相對論電子束團(tuán)在周期性磁場中產(chǎn)生高亮度X射線脈沖,是目前眾多前沿學(xué)科領(lǐng)域最先進(jìn)的研究工具之一。論文概述了X射線自由電子激光的自放大自發(fā)輻射、外種子型和諧振腔等三種工作模式,并且對不同模式的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)、研究進(jìn)展、及應(yīng)用場景進(jìn)行了論述。目前,國際上已經(jīng)有7臺X射線自由電子激光裝置先后建成并投入運(yùn)行,并有3臺裝置正在建設(shè)之中。論文展示了X射線自由電子激光在多個領(lǐng)域的代表性前沿應(yīng)用,包括原子分子物理學(xué)、相干衍射成像、非線性光學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等。同時,論文也指出未來的科學(xué)應(yīng)用,將需要X射線自由電子激光同時具備超強(qiáng)亮度、全相干、超快脈沖和偏振可控等特征,這為X射線自由電子激光的光源研制帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
論文對X射線自由電子激光的未來趨勢進(jìn)行了展望。如,X射線自由電子激光在通往高重復(fù)頻率甚至連續(xù)波運(yùn)行路上面臨的科學(xué)問題,需要自調(diào)制等創(chuàng)新物理機(jī)制來解決;X射線自由電子激光的束流微群聚物理和相關(guān)技術(shù),將為儲存環(huán)光源帶來啟示和革新;激光等離子體尾波場的高梯度加速技術(shù),將加速X射線自由電子激光的小型化和緊湊型發(fā)展,等等。
The Innovation 是一本由青年科學(xué)家創(chuàng)辦的綜合性英文學(xué)術(shù)期刊,它由中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會百余會員與Cell Press共同創(chuàng)建,旨在向科學(xué)界展示鼓舞人心的跨學(xué)科發(fā)現(xiàn),鼓勵研究人員專注于科學(xué)的本質(zhì)和自由探索的初心。往期作者(Volume 1 Issue 1 -- Volume 2 Issue 1)來自全球24個國家;每期1/3-1/4通訊作者來自海外?,F(xiàn)有179位編委會成員,來自21個國家;49%編委來自海外;包含1位諾貝爾獎獲得者,26位各國院士;領(lǐng)域覆蓋全部自然科學(xué)。目前已被DOAJ,ADS,SCOPUS,PubMed等收錄。期刊即時指數(shù)(Immediacy Index)為3.571,約相當(dāng)于影響因子16(IF=16)。目前,80%引用源自海外。
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https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100097