热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

我国软X射线自由电子激光装置首次实现“水窗”波段相干衍射成像

2021-07-08 10:52     来源:中国科学院     软X射线自由电子激光 X射线

上海软X射线自由电子激光装置 胡蔚成摄

近日,活细胞结构与功能成像等线站工程暨上海软X射线自由电子激光装置调试工作连续取得突破性进展。继实现532米X射线自由电子激光装置的全线调试贯通、带光运行后,6月下旬,装置又首次实现了2.4纳米单发激光脉冲的相干衍射成像,获得了首批实验数据,并完成了对衍射图样的快速图像重建。

该成果具有里程碑意义,体现了活细胞结构与功能成像等线站工程暨上海软X射线自由电子激光装置整体性能的先进性,标志着我国在软X射线自由电子激光研制和使用方面已步入国际先进行列。

基于该成果,活细胞结构与功能成像等线站工程暨上海软X射线自由电子激光装置成为了国际上仅有的两个已实现“水窗”波段相干衍射成像实验的自由电子激光装置之一。

据悉,“水窗”是指波长在2.3纳米到4.4纳米范围的软X射线波段。在此波段内,水不吸收X射线,对X射线相对透明。但是碳元素等构成生物细胞的重要元素,仍会与X射线相互作用,因而水窗波段的X射线可用于活体生物细胞的显微成像等,具有重要的科学意义和应用价值。

在“水窗”波段,自由电子激光脉冲的峰值亮度比同步辐射高十亿倍以上,具备横向和纵向相干性,不仅能够为物理、生物、化学等学科提供革命性的研究工具,同时可为在建的上海硬X射线自由电子激光装置技术研发提供支撑。

作为我国首台X射线自由电子激光装置,上海软X射线自由电子激光装置由活细胞结构与功能成像等线站工程和软X射线自由电子激光用户装置共同构成,两个项目同步建设,有机衔接。

活细胞结构与功能成像等线站工程由上海科技大学、中国科学院上海应用物理研究所、中国科学院上海高等研究院团队共同建设,项目于2016年11月开工建设,含用户波荡器束线、活细胞成像束线、生物成像实验站、活细胞荧光超分辨显微镜站、超快物理实验站、超快化学实验站、分子动态成像实验站及实验辅助设施,预计在2021年内完成验收。

活细胞结构与功能成像等线站工程和软X射线自由电子激光用户装置由国家发展和改革委员会与上海市政府共同出资建设。自2021年6月2日首次实现生物成像实验站通光后,上海科技大学和中国科学院上海高等研究院的项目团队密切协作、昼夜调试,不断创造项目贯通调试和运行的加速度,取得了首批相干衍射实验数据,实现了数据的快速图样重组,为今后开展生物活体细胞成像、新材料动态结构分析以及多物理场原位成像等前沿科学研究打下了基础。装置拟于明年面向全世界开放运行。

此后,上海软X射线自由电子激光装置将与已建成的上海同步辐射光源、超强超短激光装置和在建的硬X射线自由电子激光装置等一起,在浦东张江构建具有全球影响力的光子科学设施集群和光子科学研究中心。

(原载于《科技日报》 2021-07-08 05版)


推荐阅读

利用同步加速器揭开阿尔茨海默病的起源

研究人员发现了可以解释这种疾病如何在人脑中传播的新线索。研究是在凯斯西储大学医学院病理学系 Safar 实验室和蛋白质组学和生物信息学中心以及凯斯西储大学纽约布鲁克海文实验室同步加速器生物科学中心完成的。 2021-07-09

高能天文学“标准烛光”亮度测定

7月9日,《科学》发表了一篇来自高海拔宇宙线观测站(LHAASO)的研究成果。LHAASO的科研人员精确测量了高能天文学标准烛光——蟹状星云的亮度,在更广的能量范围内为超高能伽马光源测定了新标准。 2021-07-09

麦克林湖部署的变革性介子技术

世界上第一个专为工业标准钻孔而开发的宇宙射线 μ 子探测器已部署在萨斯喀彻温省北部的奥拉诺麦克林湖站点,在那里它将用于对铀矿床进行成像。 2021-07-09

“超级显微镜”同步辐射光源,点亮中国

同步辐射光源被誉为“超级显微镜”,可以利用X射线看清物质内部的结构。作为科技界和工业界不可或缺的重要实验平台,同步辐射光源正在变得更亮,以看到更清晰的物质结构。 2021-07-09

高能同步辐射光源:探索微观世界的大国重器

高能同步辐射光源(HEPS)整体建筑形似一个放大镜,寓意为探测微观世界的利器。HEPS是国家“十三五”重大科技基础设施,由国家发改委立项支持、中科院高能物理研究所承担建设。 2021-07-08

阅读排行榜