近日，位于張江的上海軟X射線自由電子激光裝置內(nèi)傳出重磅消息：繼實現(xiàn)532米X射線自由電子激光裝置的全線調(diào)試貫通、帶光運行后，活細胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程暨上海軟X射線自由電子激光裝置于6月21日凌晨首次實現(xiàn)了2.4納米單發(fā)激光脈沖的相干衍射成像，獲得了首批實驗數(shù)據(jù)，并完成了對衍射圖樣的快速圖像重建。這意味著我國首次獲得飛秒級成像X光照片，具備了為分子“拍電影”的實力。

上海軟X射線自由電子激光裝置調(diào)試工作連續(xù)取得突破性進展、整體性能表現(xiàn)出的先進性，都標志著我國在軟X射線自由電子激光研制和使用方面已步入國際先進行列。

據(jù)介紹，由上海軟X射線自由電子激光裝置由活細胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程和軟X射線自由電子激光用戶裝置共同構(gòu)成的我國首臺X射線自由電子激光裝置，擬于明年面向全世界開放運行。

峰值亮度比同步輻射高十億倍以上

飛秒量級意味著什么？成像時間尺度可達到1秒的1000萬億分之一。與第三代同步輻射光源上海光源相比，軟X射線自由電子激光裝置擁有更快的脈沖——從皮秒提升到飛秒級，以及更高的亮度——增強了約10億倍。“我們現(xiàn)在可以研究飛秒量級的動態(tài)過程，上海光源是給靜止分子拍照片，X射線自由電子激光裝置可以給運動分子拍照片和拍電影?！吧虾？萍即髮W教授、大科學中心主任、活細胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程總經(jīng)理劉志解釋道。

據(jù)了解，基于該成果，活細胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程暨上海軟X射線自由電子激光裝置成為了國際上目前少數(shù)實現(xiàn)“水窗”波段相干衍射成像實驗的自由電子激光裝置之一。

“水窗”是指波長在2.3納米到4.4納米范圍的軟X射線波段。在此波段內(nèi)，水不吸收X射線，對X射線相對透明。但是碳元素等構(gòu)成生物細胞的重要元素，仍會與X射線相互作用，因而水窗波段的X射線可用于活體生物細胞的顯微成像等，具有重要的科學意義和應用價值。

“如果將細胞比作一個城市，細胞器就像是散落在各個角落的居民小區(qū)、樓宇等，通過我們的裝置可以把城市和里面里人群的流動看清楚，成像后等于看清了生命體?！眲⒅菊f。

據(jù)悉，在水窗波段，自由電子激光脈沖的峰值亮度比同步輻射高十億倍以上，具備橫向和縱向相干性，不僅能夠為物理、生物、化學等學科提供革命性的研究工具，同時可為在建的上海硬X射線自由電子激光裝置技術(shù)研發(fā)提供支撐。

最先進的光源帶來前所未有的能力

作為我國首臺X射線自由電子激光裝置，上海軟X射線自由電子激光裝置由活細胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程和軟X射線自由電子激光用戶裝置共同構(gòu)成，兩個項目同步建設，有機銜接。該裝置將與已建成的上海同步輻射光源、超強超短激光裝置和在建的硬X射線自由電子激光裝置等一起，在浦東張江構(gòu)建具有全球影響力的光子科學設施集群和光子科學研究中心。

“此次進展也是中國首次實現(xiàn)單脈沖X光可完成一個實驗，在一瞬間（飛秒級）以原子尺度的精度測量一個體系是我們自由電子激光領(lǐng)域的最終夢想?！眲⒅菊f，“隨著硬X射線自由電子裝置等在張江形成集聚效應后，將給最先進的光源帶來前所未有的能力?！?/font>