中國首次實現“水窗”波段X射線激光

5月14日，從中國科學院上海高等研究院獲悉，中國首臺X射線自由電子激光用戶裝置——上海軟X射線自由電子激光裝置（簡稱SXFEL）新近取得重要突破，首次實現“水窗”波段X射線激光，填補中國在相關領域的空白，表明中國在軟X射線自由電子激光研制方面已步入國際先進行列。

上海光源科學中心副主任、軟X射線自由電子激光用戶裝置項目常務副經理劉波介紹，目前國際已有的3臺軟X射線自由電子激光裝置（另外兩臺是德國的FLASH裝置和意大利FERMI-FEL裝置）中，上海這臺裝置的輸出波長最短。

劉波介紹，軟X射線的波長在1納米到10納米之間，“水窗”指波長在2.3納米到4.4納米范圍的軟X射線，“在此波段內，水對X射線來說是透明的，也就是說，這個波段的X射線可以很順利地‘穿透水，而其他波段的X射線容易被水‘吸收。另外，X射線自由電子激光有個特點是非常‘快”。

“快”有何用？劉波表示，X射線自由電子激光足夠“快”，可用于活體生物細胞的顯微成像等，具有重要的科學應用價值。他進一步解釋，原來我們沒辦法去探知活細胞的真正結構，“以前可以‘輻射活細胞，但一下子就‘打死了，看到的是死細胞狀態，但‘水窗波段的X射線自由電子激光，雖然也會把細胞‘打死，但捕捉到的是沒死狀態的細胞，因為它足夠‘快，足夠強”。

據介紹，除了能“看”到活體生物細胞，“水窗”波段的X射線還可以用于超快化學、超快物理、原子分子光學等相關實驗。

據悉，SXFEL裝置與上海同步輻射光源、上海硬X射線自由電子激光裝置（在建）、上海超強超短激光裝置等一起，將在上海浦東張江構建“光子科學設施集群”。