世界上最強大的X射線雷射器

位於美國 SLAC 國家加速器實驗室的直線加速器相干光源 (LCLS) 是世界上最強大的 X 射線雷射器,它將進行重大升級,使機器的 X 射線能量提高 3,000 倍。

一旦升級完成,該機器的X射線能量將使科學家能夠探索原子層次的過程,從而回答生物學、材料科學和量子物理學領域的許多問題。

世界上最強大的X射線雷射器
到 2027 至 2030 年左右,SLAC 的雷射的 X 射線能量將增加一倍。照片:SLAC

LCLS是第一台利用自由電子雷射產生高能量X射線(硬X射線)的機器,由美國能源部(DOE)資助建造。

該設施於 2009 年開始運作。 2023 年,LCLS 將升級,包括超導加速器和可產生軟 X 射線束和硬 X 射線束的磁結構(稱為波蕩器)。最新的升級版 LCLS-II 使該設施每秒能夠產生一百萬個 X 射線脈衝。為了以最小的能量損失將電子提升到高能量,LCLS-II 升級中的超導加速器包括 37 個低溫模組,可冷卻至攝氏 -271 度。

下一次升級稱為 LCLS-II HE(高能量),最近已獲得美國能源部批准,旨在使來自超導加速器的電子束能量加倍,從而使 X 射線能量加倍。

透過新的 HE 升級,LCLS 將配備 23 個新的低溫模組,每個模組包含 8 個超導射頻腔,以提供最佳性能。所有模組計劃於2026年之前安裝在加速器隧道中。

LCLS-II-HE 預計將於 2027 年末至 2030 年左右產生第一批 X 射線。第一次操作將確定新雷射光束的性能。該設施有兩台加速器,目前只有超導加速器進行升級,因此升級期間加速器通常會繼續為科學實驗服務。

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