《五种x射线激光可以改变我们的生活方式》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2016-03-25
  • 美国能源部SLAC国家加速器实验室完成设计了非常强大的“显微镜”生成的分子电影,并由此瞥见了一个化学键的诞生,追踪电子穿过材料内部和3D照片的蛋白质药物研发的关键。被科学家称为x射线自由电子激光(XFEL)是线性的,或者拼箱结构的,是美国能源部科学办公室用户设施,并吸引了许多来自世界各地的数百名科学家每年进行创新实验。科学家指出,改变人生的科学,科学的未来,将会造成电子设备、药物和未来的能源解决方案——取决于能够看到在工作中原子和分子。

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  • 《美国X射线激光器成功产生第一束X射线》

    • 来源专题:先进材料
    • 编译者:李丹
    • 发布时间:2024-04-07
    • 转自中华人民共和国科学技术部 美国SLAC国家加速器实验室新升级的直线加速器相干光源(LCLS)X射线自由电子激光器(XFEL),成功产生了第一束X射线。此次升级的X射线闪光每秒高达100万次,是其前身的8000倍,它改变了科学家探索原子尺度超快现象的能力,这些现象对于从量子材料到清洁能源等广泛应用至关重要,将开创X射线研究的新时代。科学家将能够以前所未有的分辨率检查量子材料的细节,揭示不可预测和转瞬即逝的化学事件,研究生物分子如何发挥生命功能,以最快的时间尺度研究世界,开辟全新的科学研究领域。
  • 《SLAC升级后的X射线激光设施出光》

    • 来源专题:重大科技基础设施领域知识集成服务平台
    • 编译者:魏韧
    • 发布时间:2021-03-16
    • 2013年启动的LCLS-II升级项目目标是将X射线激光器的功率提高数千倍,将秒脉冲从120个提升至一百万个。这次升级将在未来两年内完成。目前,升级的第一阶段已经开始,首次使用新设备的关键部件产生X射线束。 XFEL的工作过程分为两步。首先,将强大的电子束加速到接近光速。然后,将这束射线通过装置中精确调谐的一系列磁铁,即波荡器,将电子能量转换为X射线强脉冲。这些爆发只有百万分之一秒,可以捕捉到化学键的诞生并产生具有原子分辨率的图像。LCLS-II项目将使用全新的加速器、低温超导技术以及可精确控制X射线光束的波荡器,来实现前所未有的重频。 在过去的18个月里,原来的LCLS波荡器被移除,取而代之的是两个具有全新功能的系统,每一个波荡器都包含数千个磁体,延伸超过100米,它们共同产生的磁场比地球磁场强数万倍。这样产生的力相当于几吨的重量,同时保持磁铁的结构不会产生超过人发丝直径百分之一的变形。 新的波荡器由能源部的阿贡国家实验室设计和制造原型,由伯克利国家实验室制造,并且去年已安装在SLAC上。今天,这些系统中的第一个展示了它的性能,为即将进行的实验活动做好准备。SLAC加速器控制室中的科学家能够将来自现有LCLS加速器的电子束引导通过新型“硬X射线”波荡器中的磁体阵列。在短短几个小时内,产生第一个X射线信号,然后精确地调整了配置,实现完整的X射线激光性能。伯克利国家实验室在硬X射线波荡器设计和制造方面的贡献,利用了科学机构提供波荡器方面的经验以及在机械设计方面的长期实力。 新波荡器的科学影响将是重大的。一个主要的进步是可以根据需要调整磁体的间隔,从而可以调整发射的X射线的波长,满足实验的需要。研究人员可以利用这一技术确定分子中特定原子的行为,增强跟踪太阳能应用中能量流动和存储的能力。 在波荡器之外是前端的外壳,包含一系列光学、诊断和调谐设备,可为特定实验准备X射线。其中包括世界上最平整、光滑的镜子,长度一米,但高度上只相差一个原子的宽度。接下来的几周将测试光学器件,为未来六个月中进行的80多次实验做准备。 研究人员近期任务是使用新波荡器研究SARS-CoV-2病毒的内部工作原理。未来几年,设施将发生巨大变化,接下来将是经过优化的软X射线波荡器,用于研究能量在原子和分子之间的流动方式,从而研究新型能源技术的内部运作方式。除此之外,还有新的超导加速器,其将使X射线功率提高数千倍。