昨天，我國(guó)迄今為止投資最大、建設(shè)周期最長(zhǎng)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——硬X射線自由電子激光裝置在上海張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心開(kāi)工建設(shè)。這一總投資近100億元的“大國(guó)重器”計(jì)劃于2025年竣工并投入使用，為科研用戶提供高分辨成像、先進(jìn)結(jié)構(gòu)解析、超快過(guò)程探索等尖端研究手段。

X射線自由電子激光裝置是各個(gè)科技強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的大型加速器。如今，這一領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的意味越來(lái)越濃，也讓上?？蒲袌F(tuán)隊(duì)憋足了一股勁?！霸诮ㄔO(shè)過(guò)程中，我們一定要立足自主研發(fā)，把核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手里！”硬X射線自由電子激光裝置工程副經(jīng)理王東研究員說(shuō)。

自由電子激光是目前世界上最先進(jìn)的X光光源，能發(fā)出波長(zhǎng)0.01-0.1納米的硬X射線。上海交通大學(xué)教授王宇杰介紹，這種“非一般”激光具有三大特點(diǎn)：超高亮度、超短脈沖、完全相干性。

上海要成為具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心，需要擁有自由電子激光。它與第三代同步輻射光源、國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)設(shè)施、超強(qiáng)超短激光等組成國(guó)際領(lǐng)先的光子科學(xué)設(shè)施集群，能吸引全球科學(xué)家到張江開(kāi)展最前沿的探索。

王東告訴記者，“硬X射線自由電子激光裝置”多年前就被寫入《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃（2012—2030年）》，2016年又被列入《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》。一開(kāi)始，科學(xué)界設(shè)想的方案是利用常溫技術(shù)建造低重復(fù)頻率裝置，造價(jià)近20億元。然而上海加快建設(shè)科創(chuàng)中心以來(lái)，市委市政府與國(guó)家發(fā)展改革委、中科院多次討論，最終決定：瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，采用低溫超導(dǎo)技術(shù)，建造高重復(fù)頻率硬X射線自由電子激光裝置。其綜合性能是低重復(fù)頻率裝置的100—1000倍，造價(jià)也隨之躍升，高達(dá)95億元左右。

硬X射線自由電子激光裝置工程副經(jīng)理劉志介紹，上海硬X射線自由電子激光裝置工程的技術(shù)難度很大。裝置總長(zhǎng)約3.1公里，將建設(shè)埋深29米的地下隧道，包含超導(dǎo)直線加速器隧道、波蕩器隧道、光束線隧道等10條隧道及5個(gè)工作井。超導(dǎo)加速器是裝置的核心部分。而超導(dǎo)高頻加速模組，則是超導(dǎo)加速器里的核心部件。這個(gè)模組長(zhǎng)約12米，由數(shù)千個(gè)零部件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。其中的高頻腔部件由低溫超導(dǎo)材料制成，浸泡在零下271.15攝氏度的液氦中，能產(chǎn)生高梯度電場(chǎng)，將自由電子加速到光速。王東和劉志表示，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)有信心通過(guò)自主研發(fā)，在未來(lái)三四年里取得核心技術(shù)突破。

未來(lái)7年里，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將全身心投入自主研發(fā)，力爭(zhēng)讓上海硬X射線自由電子激光裝置成為全球最先進(jìn)、最高效的科研光源。