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自由电子激光建设方案.docx
资料介绍
自由电子激光（FEL）建设方案
一、项目概述
自由电子激光（Free Electron Laser，简称FEL）是一种基于相对论性自由电子群与周期性磁场相互作用产生相干辐射的新型光源，具备波长连续可调、脉冲时间结构可控、辐射亮度远高于传统同步辐射光源、空间相干性优异等核心优势，在凝聚态物理、生命科学、材料科学、环境科学、极端条件科学等多个前沿研究领域拥有不可替代的应用价值。本方案针对中高能量级软X射线自由电子激光装置建设，从需求分析、总体架构、核心系统设计、建设周期、预算估算、应用前景等维度完成整体设计，为项目落地提供可行路径。
二、项目建设需求分析
2.1 学科研究需求
当前我国前沿基础研究领域对超高亮度、超快时间分辨的X射线光源需求迫切：在凝聚态物理领域，研究拓扑绝缘体、高温超导体的电子结构与超快动力学过程需要飞秒级时间分辨、亚微米空间分辨的软X射线探测；在生命科学领域，对蛋白质折叠、酶催化反应等动态过程的结构解析，需要能够实现单脉冲成像的高亮度自由电子激光；在新能源材料领域，对锂电池电极界面反应、钙钛矿太阳能电池载流子动力学的原位表征，也需要波长可调谐的自由电子激光提供支撑。目前我国已运行的同步辐射光源亮度比国际先进自由电子激光低3-6个数量级，无法满足上述前沿研究的核心需求，建设自主可控的自由电子激光装置是填补国内研究设施短板的核心任务。
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