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[转载]欧洲多国联合签署XFEL项目协议: Helmholtz 2010-2-15 17:55; 亥姆霍兹联合会总部办公室2009年11月30日新闻 2009年11月30日，来自10个参予本项目的欧洲国家科技部长或代表在汉堡签署成立欧洲XFEL有限责任公司的国际协议。这套装置将通过与亥姆霍兹DESY研究中心的紧密合作完成设计与施工，工程总造价大约10亿欧元，科研所用的X射线闪光有望2015年提供使用。 “该项协议的签署是向前迈出的一大步。现在必须落实好各项国际约定，从而确保欧洲XFEL可以在2015年用于研究”，亥姆霍兹联合会主席于尔根．米勒克教授说。“只有整合各方力量才能建造起象X射线光源这类的世界独一无二的基础研究设施。能成功地做成这样的合作将进一步加强欧洲的研究实力。” 来自10个欧洲伙伴国家*）的科技部长、副部长以及高级代表赶到汉堡市政厅，联合签署了“关于联合建设和运行欧洲自由电子X激光器”的协议。他们签署了两份以6种语言写就的文件，后者规定欧洲XFEL项目的原则、落实了每个国家分担的经费额度，并授权欧洲XFEL责任有限公司建设和运营自由电子X射线激光装置。法国和西班牙由于自身原因将晚些时候签署协议，中国和英国正计划加入。欧洲X射线激光装置XFEL的3.4公里长的土建工程已经于2009年1月在汉堡和谢讷费尔德开工（地处石荷州皮内贝格县境内）。欧洲XFEL的筹备工作已经酝酿了多年–其中即包括汉堡德国电子同步辐射装置也包括那些国际合作伙伴。在由德国电子同步辐射装置协调共同开发的这套超导电子直线加速器主要将用制造X射线激光器。欧洲XFEL将产生近似激光但波长不到十分之一纳米的X射线闪光。由此可以在原子的尺度解秘有机和无机材料的各种细节、拍摄化学反应过程、制作纳米世界里的三维图像、研究星球内部的过程。更多信息请上网查阅：www.xfel.eu *）项目合作伙伴：丹麦，德国，法国，希腊，匈牙利，意大利，波兰，俄罗斯，瑞典，瑞士，斯洛伐克，西班牙，匈牙利和人民共和国的中国（这个项目虽然曾经有科技部表示参与，但后期中方因技术原因退出。同样情况也发生在达姆斯达特的FAIR项目）; 个人分类: 2009年科技新闻|2755 次阅读|0 个评论

世界上第一台X射线激光器: 热度 1 yusufma 2010-1-28 14:17; 《科学》杂志评选出的 2009年十大科技进展中，有一项为第一台X射线激光器发光。这台激光器位于斯坦福线性加速器中心（SLAC），全名为Linac Coherent Light Source（线性加速器相干光源），简称为LCLS。一般激光器都有三个主要部分：第一是增益介质，光辐射在增益介质里面被放大；第二是泵浦机制，提供能量来源；第三是反馈机制，也就是谐振腔，光辐射在腔里面被高反射率的镜子来回反射，不断放大形成高亮度的相干光源。还有一类被称作激光放大器的装置，没有谐振腔，光辐射只在介质里面走一次，得到放大。这个X射线激光器就类似于激光放大器。这是因为，X射线具有众人皆知的穿透能力。对于X射线来讲，不存在高反射率的镜子，所以也没办法形成谐振腔。 LCLS激光器本质上是一台自由电子激光。自由电子激光（Free Electron Laser，简称FEL）是所有激光器种类中最复杂的一种，它是John Madey于1976年在斯坦福大学（对了，又是斯坦福）发明的。目前世界上能正常运行的自由电子激光屈指可数（可以算上脚趾头哦）。它和其他种类激光器有很大不同。一般的激光器，无论是固体、液体还是气体介质，它们的电子都被束缚在介质原子内部，都是靠泵浦机制实现介质的粒子数反转（也就是高能级电子数超过低能级电子数），从而使电子从高向低辐射的能量超过从低向高跃迁所吸收的能量，来实现光的放大。而自由电子激光使用了接近光速运行的高能电子束来作为能量来源，电子束运行在真空中，它们本身同时承载了增益介质的作用。这也是自由电子这个名字的来由。但是这个名字同时又容易让人误解，因为电子并非真的不受约束。实际上，自由电子激光的电子束运行在一个交变的磁场中，这个磁场一般由一系列（几十到上百）南北极交替排列的磁铁构成。电子在磁场里运动是要受洛仑兹力约束的，交变的磁场导致了电子的摇摆震荡，从而产生了电磁辐射。值得注意的是，这时候的辐射只是自发辐射，类似于加速器产生的同步辐射。那么自发辐射是如何转变为受激辐射从而最终成为激光呢？这是一个非常复杂的过程，这里不太可能详细介绍。感兴趣的朋友可以看看 LCLS网站的一个动画介绍或者这篇文章。值得注意的是，中文维基说自由电子激光不依赖于受激发射，这是不对的，甚至可以说离谱。激光的英文LASER就是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（光的受激辐射放大）的缩写，而中文激光本身也包含了受激辐射的意思。Madey在宣告自由电子激光发明的论文中，题目就是周期性磁场里轫致辐射的受激发射。如果不是受激发射，根本就不能称之为激光。由于自由电子激光里电子辐射的波长依赖于磁场周期、强度、电子束能量等参数，所以自由电子激光的波长可以连续调节，并且具有非常广的调节范围。正是依托于SLAC获得的能量极高的电子，使得LCLS可以获得很短的波长。对于红外和可见光波长，自由电子激光也像一般激光一样可以有谐振腔结构。对于X射线这样的特殊情况，有一种被称作 Self - Amplified Spontaneous Emission（自放大自发辐射，简称SASE）的自由电子激光。这里有意思了，刚说完自由电子激光是受激辐射的，现在又冒出自发辐射了。这里所说的自发辐射只是说最初的辐射来源于电子的自发辐射，后来的放大还是要靠受激辐射。SASE FEL不存在谐振腔，光辐射只是随着电子从一头跑到了另一头，没有来回反馈的过程。虽然没有谐振腔的反馈，但是只要周期性磁场足够长，仍然可以得到可观的能量。斯坦福的LCLS总长足有3公里（当然，大部分是加速器的长度，激光长度只占一小部分），峰值功率可以达到10GW。LCLS不仅波长短（1.5到15），而且具有很短的脉冲（100飞秒量级），所以可以抓住分子的瞬间状态，为分子拍电影，让人们更深入的了解微观世界。; 个人分类: 光学科普|7134 次阅读|2 个评论

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