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경질 X선 자유전자 레이저 장치 본격 가동

발행일 : 2018 / 06 / 22

최근, 상하이 장장(張江)종합성국가과학센터 핵심지역의 “경질 X선 자유전자 레이저 장치” 프로젝트가 가동되었다. “국가 주요 과학기술 인프라건설 13.5계획”의 우선순위 프로젝트이며 지금까지 중국이 관련 분야에서 최대 규모로 투자 예정인 해당 프로젝트는 단계적 성과를 거두었다.

해당 장치의 총 길이는 3.1km이고 지하 29m 깊이에 초전도 직선 가속기 터널, 언듈레이터 터널, 빔라인 터널 등 10개 터널과 5개 작업 갱을 건설한다. 동 장치는 주로 초전도 가속기, 빔라인, 실험 스테이션, 보조 공용시설 등 4개 부분으로 구성되며 이중 가속기 장치는 100 MeV 전자 주입기 1대, 지속파 초전도 직선 가속기 1대, 0.4~25KeV 범위의 X선 광자 에너지를 발생하는 고반복률 자유전자 레어저 증폭기 3대를 포함한다.

경질 X선 자유전자 레이저는 보다 밝은 밝기, 보다 짧은 펄스 구조, 보다 우수한 간섭성을 보유하며 X선 피크 밝기는 3세대 싱크로트론 방사광원에 비해 109배 밝다. 또한 나노급 초고 공간 해상도와 펨토초급 초스피드 시간 해상도를 갖추고 있어 미시적 세계 연구 수준을 “분자 사진”을 찍던 데서 “분자 영화”를 찍는 수준으로 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 물질, 단일 분자, 초강 초단 단일입자 이미징, 극한 광물리 등과 관련한 다양한 실험요구를 만족시킬 수 있다.

해당 장치 건설이 완료되면 세계에서 효율이 가장 높고 가장 선진적인 자유전자 레이저 사용자 장치 중 하나로 된다. 이렇게 되면 향후 물리, 화학, 생명과학, 재료과학, 에너지과학 등 분야를 위해 고해상도 영상, 초스피드 프로세스 연구, 선진적 구조 해석 등 첨단적 연구수단을 제공할 수 있다. 머지않아 장장지역은 싱크로트론 방사광원, 연질 X선 자유전자 레이저, 경질 X선 자유전자 레이저, 초강 초단 레이저를 모두 갖춘 국제적 광자과학연구기지로 부상할 전망이다.