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硬X射线自由电子激光装置实现首次出光

2026年10月15日，国家重大科技基础设施——硬X射线自由电子激光装置（简称SHINE）建设取得突破性进展。装置采用4吉电子伏特（GeV）连续波超导直线加速器产生的电子束，驱动18台4米长、磁周期为55毫米的波荡器线，成功实现自由电子激光首次出光，向着2027年底建成投用迈出关键性一步。

SHINE于2018年4月启动建设。上海科技大学是装置建设法人单位，牵头统筹整体建设规划、全过程工程管控、质量安全管理及后续运行开放，并主要承担装置土建工程、5个实验站以及部分光束线的建设任务。中国科学院上海高等研究院主要承担加速器、波荡器、公用设施及部分光束线的建设任务，中国科学院上海光学精密机械研究所主要承担极端光物理线站建设任务。

目前，国际上仅美国建成了基于4GeV连续波超导加速器的高重频韧X射线自由电子激光装置LCLS-II，并正将其升级为高重频硬X射线自由电子激光装置LCLS-II-HE。SHINE与升级后的LCLS-II-HE是目前全球仅有的两台同类型装置。建成后，SHINE加速器的电子能量将达到8GeV，首期两条波荡器线可产生光子能量覆盖0.2～15千电子伏特（keV）的自由电子激光辐射，光脉冲的长度可短至飞秒量级，最高重复频率可达1兆赫兹（MHz）。装置拥有纳米级的超高空间分辨能力与飞秒级的超快时间分辨能力，可以精准捕捉原子分子快速动态变化过程，将为生命科学、量子材料、未来能源等前沿科学领域提供微观结构解析、超快动力学研究等最尖端研究手段。此外，SHINE还将建成国际首个基于100拍瓦（PW）超强超短激光的实验站，实现超强激光与自由电子激光的结合，为极端强场物理、高能量密度物理等研究提供前所未有的实验条件。

SHINE的建设将大幅提升我国基础研究能力和原始创新能级，成为支撑高水平科技自立自强、建设科技强国的重要科研平台。  

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