基于先进加速器的光子大科学装置是探索微观世界最先进的工具之一，用它可以给分子拍摄“照片”。而X射线自由电子激光作为最新一代的光子大科学装置，还可将微观世界快速变化的过程拍摄成分子“电影”。

软X射线自由电子激光中控室调试现场 受访者供图

过去一年来，一群研制微观世界“摄像机”的人——中科院上海高等研究院软X射线自由电子激光攻关青年团队，屡创佳绩，在国际上首次实现了自由电子激光混合级联放大输出；提出并验证了相干能量调制的自放大；实现了2纳米饱和出光，建成国际上首个“水窗”波段全覆盖的软X射线自由电子激光装置……

5月3日，这支由中国工程院院士、上海光源中心主任赵振堂带领的青年团队，凭借在软X射线自由电子激光领域的突出贡献获得第26届中国青年五四奖章（集体），可谓实至名归。

“软X射线自由电子激光是目前最先进的X射线光源之一，它的研制和调试面临巨大挑战。”该团队骨干成员、中科院上海高等研究院研究员冯超对《中国科学报》说，“去年5月，我们成功实现了最短波长为2纳米的自由电子激光出光放大，之后科学家采用此光源实现了高于20纳米的成像分辨率，相当于能看清1根头发丝的三千分之一。”

软X射线是指波长在10纳米到0.1纳米之间的X射线，软X射线自由电子激光可用于观测微观物质的动态变化过程。作为新一代光源，X射线自由电子激光的峰值亮度比第三代同步辐射光源高10亿至100亿倍；脉冲长度达到飞秒量级，只有第三代同步辐射光源的千分之一，而且相干性更好。

“X射线自由电子激光这种大科学装置是当前国际上最先进的科学平台之一。”该团队骨干成员、中科院上海高等研究院研究员邓海啸告诉《中国科学报》，“它将为物理、化学、能源、生命科学等领域提供革命性的研究工具。”

2016年，团队承担了“十二五”国家重大科技基础设施——X射线自由电子激光试验装置，以及上海张江综合性国家科学中心首批启动的重大科技基础设施——上海软X射线自由电子激光用户装置的研制任务。

经过5年多的建设和精细调试，团队高质量地建成了我国首台X射线波段自由电子激光试验装置。这是我国首个可以覆盖“水窗”波段的高增益自由电子激光装置，该装置的一系列进展表明，我国在X射线自由电子激光装置研制方面已步入国际先进行列。

该试验装置采用团队自主提出的EEHG-HGHG混合级联这一先进运行机制，并在国际上率先实现了机制的原理验证，试验装置于2020年11月通过国家验收。验收专家组一致认为，团队“首创EEHG-HGHG混合级联型FEL的先进运行模式，其辐射带宽和中心波长稳定性显著优于HGHG-HGHG级联”。（中国科学报 张双虎）