我国首获飞秒尺度X光照片! 来源：上观新闻6月21日凌晨

来源：上观新闻
6月21日凌晨，上海软x射线自由电子激光装置的“活细胞结构与功能成像线站”，在中国首次获得飞秒尺度的x光照片。
该线站仅用了100飞秒（1飞秒等于1秒的1千万亿分之一），首次实现2.4纳米单发激光脉冲的相干衍射成像，并完成了对衍射图样的快速图像重建，成为国际上仅有的两个已实现“水窗”波段相干衍射成像实验的自由电子激光装置之一。这标志着我国在软x射线自由电子激光研制和使用方面已步入国际先进行列。
【可用于活体生物细胞的显微成像】
飞秒尺度的x光照片是如何捕捉到的？
【我国首获飞秒尺度X光照片!】解放日报·上观新闻采访人员在活细胞结构与功能成像线站用户大厅现场看到，一段120米长的光束线站连接着生物成像实验站，一个1米高的“大桶”正是放置生物样品的腔体，腔体上方有一个实时监控的显微镜。

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120米长的光束线站黄海华摄

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1米高的“大桶”正是放置生物样品的腔体黄海华摄
“x射线自由电子激光从前端传输过来，聚焦后投射在生物样品上，尽管x光本身不可见，但我们的探测器会把它的衍射信号记录下来，再投放在电脑显示器上。”上海科技大学江怀东教授说。
活细胞结构与功能成像线站在我国首次实现了“水窗”波段相干衍射成像实验。所谓“水窗”，是指波长在2.3纳米到4.4纳米范围的软x射线波段。在此波段内，尽管水对x射线是透明的，但其他构成生命的重要元素（比如碳），仍会与x射线相互作用，因而“水窗”波段的x射线可用于活体生物细胞的显微成像等，具有重要的科学意义和应用价值。
“如果把细胞比喻成一座城市，就可以看清楚蛋白质是怎么在城市里穿梭的，这对于寻找药物靶点等提供了利器。”上海科技大学刘志教授说。
【分子电影的拍摄迈出了第一步】
“实在是太漂亮的图像了，相当于分子电影的拍摄迈出了第一步，实现了100飞秒的x光快速摄影。如果‘相机’或‘快门’上有任何纳米级或微米级的缺陷，就不是一个完整的光斑了。”刘志指着重建后的衍射图像，语气里难掩兴奋。

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标准样品圆孔、方孔及鹦鹉螺图案的相干衍射图样采访对象提供
这样的快速摄影，离不开先进的光源。在国际上已建和在建的软x射线自由电子激光装置中，上海软x射线自由电子激光装置的电光转换比最高。就在上个月，上海软x射线自由电子激光装置建设取得突破性进展，实现2.0纳米波长自由电子激光放大出光，并做到了“水窗”波段全覆盖。在“水窗”波段，自由电子激光脉冲的峰值亮度比同步辐射高十亿倍以上。
“最先进的光源带来了前所未有的能力。活细胞结构与功能成像线站目前的实验能力，是单脉冲可完成一个实验。未来自由电子激光领域的终极目标，是一瞬间以原子尺度的精度测量一个体系。”刘志说。
【明年面向全世界开放运行】
未来，除了为生物活体细胞拍摄“分子电影”，活细胞结构与功能成像线站还可以做哪些事情？
刘志介绍，该项目对于非晶材料的本质和相变机理、超快化学反应动态过程、超导体等的电子结构动态过程等，将有着广泛的科学应用。其