世界最強X射線激光器技術升級亮度提高一萬倍

   目前，世界最強大的X射線激光器——直線加速器相干光源獲得技術升級，預計2020年之前完成，屆時X射線激光束將明亮1萬倍，速度快8000倍。

圖中是藝術家描繪的電子束穿過鈮金屬腔，目前直線加速器相干光源獲得技術升級，預計2020年之前完成，屆時X射線激光束將明亮1萬倍，速度快8000倍。

據英國每日郵報報道，世界最強大的X射線激光器獲得10億美元的升級，美國加州科學家通過添加另一個激光束，使得直線加速器相干光源II (LCLS-II)比第一級明亮10000倍，速度快8000倍，大約為每秒100萬脈沖。

LCLS-II將有助于科學家更好地觀察活體系統中原子運動狀況，研究人員升級版X射線激光器將在電子、能量和醫療領域有廣泛的應用。LCLS項目主管邁克-鄧恩(Mike Dunne)說：“LCLS-II將使X射線科學提升至新的等級，開啟超快速和超微型研究之門。該設備將顯著提升未來研制變形技術的能力，其中包括：新穎電子產品、挽救生命的藥物和創新能源解決方案。”

預計2020年之前將完成技術升級，2018年LCLS將關閉一年時間。據悉，目前每年數百位科學家使用直線加速器相干光源捕獲自然基本過程的詳細信息。他們可以觀察分子運動，揭曉化學鍵如何形成和分解，并且當物質快速重新排列時超快速拍照呈現所帶電荷狀況。

直線加速器相干光源為了提升亮度1萬倍，該激光束需要每秒制造100萬X射線脈沖。最新X射線激光束將與現有設備一起工作，在斯坦福直線加速器中心3.3公里長的直線加速器隧道中運行。

升級之后該激光器將加速至光速等級產生極端明亮的X射線激光束，電子穿越一系列磁性波蕩器，迫使電子以曲折路線穿越，釋放大量X射線形式的能量。但是這種情況下電子將以完全不同方式加速，使LCLS-II提升能力。目前在LCLS激光器中電子在室溫下沿著一個銅管進行加速，每秒產生120X射線激光脈沖，研究人員將在LCLS-II上安裝一個超導加速器。之所以稱為“超導加速器”是因為它的鈮金屬腔以接近零損耗傳導電子，所處溫度環境為零下271攝氏度。

  加速電子穿過鈮金屬腔可產生持續X射線激光束，比之前版本明亮1萬倍，為了實現LCLS技術升級，斯坦福直線加速器中心與其它四個國家實驗室建立合作，它們是：阿爾貢國家實驗室、伯克利國家實驗室、費米國家實驗室和杰弗遜國家實驗室。