科学探索|超导X射线激光器达到了比外层太空还要冷的工作温度( 二 ) 超导X射线激光器达到了比外层

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赋予它生命
除了一个新加速器和一个低温器外，该项目还需要其他尖端部件--包括一个新的电子源和两串新的起伏器磁铁，它们可以产生“硬”X射线和“软”X射线。其中，硬X射线的能量更大，使研究人员能在原子水平上对材料和生物系统进行成像。软X射线则可以捕捉到能量如何在原子和分子之间流动、跟踪化学作用并提供对新能源技术的见解。为了实现这个项目，SLAC跟其他四个国家实验室--阿贡实验室、伯克利实验室、费米实验室和杰弗逊实验室--及康奈尔大学进行了合作。
杰斐逊实验室、费米实验室和SLAC汇集了他们的专业知识来研究和开发低温模块。在建造好低温舱后，费米实验室和杰斐逊实验室对每一个低温舱进行了广泛的测试，然后用卡车将这些容器包装并运往SLAC 。杰斐逊实验室团队还设计并帮助采购了低温器的元件。

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“LCLS-II项目需要来自美国各地五个不同的能源部实验室的技术人员、工程师和科学家组成的大型团队及来自世界各地的许多同事的多年努力，”SLAC副主任兼LCLS-II项目主任Norbert Holtkamp说道，“如果没有这些持续的伙伴关系及我们合作者的专业知识和承诺，我们不可能取得现在的成就。”
迈向第一条X射线
现在腔体已经被冷却，下一步工作是用超过一兆瓦的微波功率对其进行泵送，从而加速来自新源的电子束。穿过空腔的电子将从微波中获取能量，因此当电子穿过所有37个低温模块时它们的运动速度将接近光速。然后，它们将会被引导通过起伏器，进而迫使电子束走人字形路线。如果一切都排列得恰到好处--在人类头发宽度的一小部分范围内--那么电子将发出世界上最强大的X射线爆发。
这跟LCLS用于产生X射线的过程相同。然而由于LCLS-II使用的是超导腔而非基于60年历史的暖铜腔，所以它可以每秒提供多达一百万个脉冲，这是相同功率的X射线脉冲数量的一万倍。

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一旦LCLS-II产生其第一批X射线--预计将会在今年晚些时候发生，两个X射线激光器将并行工作，这将使研究人员能在更广泛的能量范围内进行实验、捕捉超快过程的详细快照、探测脆弱的样品并在更短的时间内收集更多数据和增加可进行的实验数量。它将大大扩展该设施的科学范围，进而使来自全美及世界各地的科学家能追求最引人注目的研究理念。