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青年科学家刘波:穿梭“两代光源” 追逐自由电子激光

 

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青年科学家刘波:穿梭“两代光源” 追逐自由电子激光




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  中新网上海12月16日电 题:青年科学家刘波:穿梭“两代光源” 追逐自由电子激光

  作者 郑莹莹

  40岁的刘波是个“追光者”,他是中国科学院上海应用物理研究所研究员,参与过中国第一台第三代光源――上海光源的建造,而今又投入第四代光源――自由电子激光装置的建设。

  1978年,刘波出生于湖北宜昌,17岁便考上了清华大学工程物理系,学的是加速器物理和技术,由此踏上“逐光之路”。

  2000年,他从清华大学毕业后,到了北京的中国科学院高能物理研究所攻读硕士和博士研究生。当时,所里有一台上世纪90年代初建成的正负电子对撞机。刘波在高能物理研究所时,恰逢这台运行了十几年的大型加速器装置升级改造,他就负责研制加速器的源头――电子枪,并将之作为博士毕业论文的主题。

  2005年7月博士毕业后,他来到中国科学院上海应用物理研究所,加入上海光源的工程项目。那时,上海光源刚动工半年多,刘波加入这个建设队伍后,主要参与的是加速器注入和引出方面的工作。

刘波在实验室 郑莹莹 摄
刘波在实验室 郑莹莹 摄

  到了2009年左右,第四代光源――自由电子激光装置开始研制,刘波便又接过接力棒。

  第四代光源有何不同?刘波说,自由电子激光装置产生的光,峰值亮度会比第三代光源高8到10个量级,脉冲长度短2到3个量级,因此很多第三代光源做不了的实验,第四代能做。

  据悉,第四代光源装置能够为物理、化学、生命科学、材料科学、能源科学等多学科提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等多种极具前瞻性的尖端研究手段,并形成多学科交叉的先进科学研究平台。

  刘波介绍,目前中国在建的有上海软X射线和硬X射线自由电子激光装置。谈历史,刘波说,上世纪90年代,便有老一辈科学家提出要建软X射线自由电子激光装置,但直到2014年该装置才真正开始建设,预计明年年底开放给用户;硬X射线自由电子激光装置则于2018年4月才破土动工,总投资近百亿元人民币,计划2025年开放给用户。

  “因为波段不同,硬X射线和软X射线的‘关心对象’也不太一样,如果说波长更短的硬X射线,更适合看晶体结构,那软X射线看细胞更方便一些”,刘波如此解释。

  从地理位置上看,软X射线自由电子激光装置就在第三代光源――上海光源的北边,一个532米长的建筑体内;硬X射线自由电子激光装置则建设在上海光源的西侧,有3.1公里长,在地下30米深处。

  在自由电子激光装置中,刘波负责的是飞秒同步技术。他解释,532米长的软X射线自由电子激光装置中有13套加速单元、3套激光器,3.1公里长的硬X射线自由电子激光装置中则有上百套加速单元、激光器和时间诊断设备,同步技术便是要让这些设备运转时,精确地保持时间一致,以保证顺利发光。

  关于这两个装置,刘波说,软X射线自由电子激光装置在国际上已有些同类装置在运行;而硬X射线自由电子激光装置的目标是成为世界上最高效和先进的自由电子激光用户装置。

  经历两代光源,刘波对这一领域的了解越来越深入。他说,从这两代光源可以看出中国科研的发展轨迹,“以前我们做上海光源以‘学’为主,很多还是参考国际做法,现在做自由电子激光装置,也有借鉴国际经验,但很多方面是中国独创的,不管是物理还是技术上的东西,我们是可以做到国际领先的。”

  技术上,他举例说,经历这么多年,走过两代光源,中国的波荡器(光源发光的核心技术之一)已国际领先。

  光源领域的“追光者们”也感受到了这种变化。刘波说,以前大家毕业了会想出国深造,现在很多人更青睐留在国内做项目,这在10年前是没法想象的。

  刘波说,他们这一代人的运气还是很好的,遇到中国科研投入的黄金期,重视新一代光源的发展,让他们有机会参与建设这些有显示度的项目,“国际上光源装置蓬勃发展,这也是中国‘换道超车’值得投入的一个项目,我们机遇大、责任也大。”

  年届四十,关于未来,刘波说,他来不及想太多,这两个项目(软X射线、硬X射线)大概需要七八年,当下最重要的是把这个机会抓好,把事情做好。(完)



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