對原子、分子的探測是物（wù）理化學研究的（de）基礎，但由於現有儀器設備的限製，大多數分子和自由基難以被單光子（zǐ）電離，使（shǐ）很多研究無法深入，成為困擾科研工作者的一大難題。
 
      一項旨在解（jiě）決該難題的實驗裝（zhuāng）置即將在我國建設。3月12日，總預（yù）算達1.4億元的（de）國（guó）家重大科研儀器設備專項“基於可調極紫外相幹光源（yuán）的綜（zōng）合實驗研究裝置”在大連正式啟動。它將成為國際上唯一一套工作在50～150納米區間且波長可調的全相幹高（gāo）亮度的自（zì）由電子激光（guāng）器。
 
      項目總負責人、中科院院士楊學明（míng）表示，該裝置的研製將極大提升我（wǒ）國在能源等相關基礎科學領域的實驗水（shuǐ）平，並極有希望成為（wéi）國際上相關領域的（de）一個重（chóng）要研究基地（dì）。
 
強強聯合（hé）
 
      項目負責人之一、中（zhōng）科（kē）院大連化物所研（yán）究員戴東旭介紹說，能源研究中，煤的熱解等燃燒過程的中間（jiān）產（chǎn）物往（wǎng）往以原子、分子、自由基的形式存在，這些微觀粒子（zǐ）被電離為離子（zǐ）後才能變成電信號被測試到。因此，對微觀粒子的高靈敏度、高時間分辨（biàn）率和物種分辨的探測和研究至關重要。
 
      但是，大多（duō）數（shù）分子或自（zì）由基的激發電離波（bō）長都處於極紫（zǐ）外波段（duàn）（50～150納米），而傳統激光器產生的基本波長一般在近紫外到近紅外波段（300～1000納米）。這（zhè）造成了傳統激光激發電離微觀粒子需要吸收多個光子，其效率（lǜ）和靈敏度會呈（chéng）幾何量（liàng）級的降低，並且容易把產物（wù）打碎。
 
      為（wéi）解決該問題（tí），科學家提出了利用自由電子激光產生極紫外波段相幹光的技術。該技術被認為是（shì）探測微觀粒子（zǐ）最有效的途徑。自由電子激（jī）光（guāng）的波長可涵（hán）蓋從硬X射線（xiàn）到遠紅（hóng）外的所有波段，特別是利用（yòng）高增益諧波產生（HGHG）技（jì）術產生的自由電子激光具有超高峰值亮度、超快時間特性和良好的相幹性，應用價值巨大。
 
      但該技（jì）術直到近十年才在實驗中得到驗證。其（qí）中，中科院上海應（yīng）用物理所在幾（jǐ）年前建設了我（wǒ）國第一個（gè）自由電子激光，並成功進行了相關實驗。
 
      而在大連，一位在科研中多年受困於粒子探測（cè）難題的科學家坐不住了。他就是以自己（jǐ）研發儀器進行實驗（yàn）而著（zhe）名（míng）的楊學明。楊學明找到上（shàng）海應（yīng）用物理所，希望雙方能夠合作開發新設備。
 
      上海方麵通過經驗積累後（hòu）也意（yì）識到，有把握將自由電子激光的波長從200納米降到150納米（mǐ）以內，並實現波長可調。於是雙（shuāng）方一（yī）拍即合，經過幾年論證（zhèng），在（zài）2011年聯合申請了國家自然科學基金委國家重大科研（yán）儀器（qì）設備專項（xiàng）。
 
      1月20日，上海應用物理（lǐ）所宣布：由該所研究員趙振堂領導的（de）自由（yóu）電子激光研究團隊在國（guó）際上（shàng）率先實現了（le）HGHG自由電子激光大（dà）範圍波長連續可調。
 
      “在這個（gè）項目中，大連化物所和上海（hǎi）應物所是完美結合。”戴東旭表示，上海光（guāng）源的建成使上海應物所擁有了大科學工程（chéng）的建設（shè）與管理經驗，並掌握了大量的關（guān）鍵技（jì）術。
 
從（cóng）“敢想”到“敢做”
 
      據戴東旭介紹，自（zì）由電子激光在進入21世紀之後才開始興旺發展起來。目前，幾家研發自由電子激光的相關單位各有所長，其中一些（xiē）在波長等（děng）指標方麵（miàn）較為（wéi）領先，技術難度（dù）很高，但還（hái）沒有一家可實（shí）現波長可調。
 
      位於合肥的國家同（tóng）步輻射實驗室目前能提供國內真空紫外最好的實驗條件，在過去曾協助楊學明課題組做出很好（hǎo）的實驗成果。但同步輻射光源畢竟不（bú）是激光，在相幹性、峰值功（gōng）率（lǜ）和時間特（tè）性上（shàng）尚存差（chà）異。
 
      針對這些問（wèn）題，大連化物所從實際需求出發提出要求，上海應用物（wù）理所在（zài）設計中將目標瞄準解決實驗中的實際問題。
 
      據悉，該項目的設備將主要由我國自主（zhǔ）研發。“這項技術國外（wài）也處在發展階段，有些特殊指標隻能自己（jǐ）製造（zào），從國外買設備也需要從頭（tóu）研製。”戴東旭說。
 
      在1.4億元的（de）項目總預算中，國家自然（rán）科學基金（jīn）委資助（zhù）1.03億元（yuán）用於自由電子激光和（hé）實驗（yàn）裝置的研製，中科院大連化物所自籌約0.4億元用於基建和公用設施。該項目的科學目標是研製一套基於HGHG模式的波長可調諧的極紫（zǐ）外相幹光源以及利用這一性能優越的光（guāng）源的實驗裝置。這也將成為世界上獨（dú）特（tè）的相關基礎科學問題的（de）實驗平（píng）台。
 
      據悉，目前經（jīng）費已經到位，裝置（zhì）計劃（huá）將（jiāng）於2015年年底前建成。而且會在（zài）全國實現儀器共享，可（kě）應用於物理、化學、生（shēng）物、能源等多個領域（yù）。戴東旭說：“裝置建成後，以前測不到的將（jiāng）能測到，以前不好的信號將變清晰，以前（qián）做不了的實驗也敢做了。”