近日，上海光源中心自由電子激光團隊應The Innovation邀請，撰寫了題為“Features and future of X-ray free-electron lasers”的X射線自由電子激光綜述文章，發表于該刊2021年第2期。論文第一作者為黃楠順博士研究生，鄧海嘯研究員、趙振堂院士為論文共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金重點項目、中國科學院和上海市的資助支持。
圖1. X射線自由電子激光與超強激光的對撞
自由電子激光利用相對論電子束團在周期性磁場中產生高亮度X射線脈沖，是目前眾多前沿學科領域最先進的研究工具之一。論文概述了X射線自由電子激光的自放大自發輻射、外種子型和諧振腔等三種工作模式，并且對不同模式的優點缺點、研究進展、及應用場景進行了論述。目前，國際上已經有7臺X射線自由電子激光裝置先后建成并投入運行，并有3臺裝置正在建設之中。論文展示了X射線自由電子激光在多個領域的代表性前沿應用，包括原子分子物理學、相干衍射成像、非線性光學和結構生物學等。同時，論文也指出未來的科學應用，將需要X射線自由電子激光同時具備超強亮度、全相干、超快脈沖和偏振可控等特征，這為X射線自由電子激光的光源研制帶來機遇和挑戰。
論文對X射線自由電子激光的未來趨勢進行了展望。如，X射線自由電子激光在通往高重復頻率甚至連續波運行路上面臨的科學問題，需要自調制等創新物理機制來解決;X射線自由電子激光的束流微群聚物理和相關技術，將為儲存環光源帶來啟示和革新;激光等離子體尾波場的高梯度加速技術，將加速X射線自由電子激光的小型化和緊湊型發展，等等。
The Innovation 是一本由青年科學家創辦的綜合性英文學術期刊，它由中國科學院青年創新促進會百余會員與Cell Press共同創建，旨在向科學界展示鼓舞人心的跨學科發現，鼓勵研究人員專注于科學的本質和自由探索的初心。往期作者(Volume 1 Issue 1 -- Volume 2 Issue 1)來自全球24個國家;每期1/3-1/4通訊作者來自海外。現有179位編委會成員，來自21個國家;49%編委來自海外;包含1位諾貝爾獎獲得者，26位各國院士;領域覆蓋全部自然科學。目前已被DOAJ，ADS，SCOPUS，PubMed等收錄。期刊即時指數(Immediacy Index)為3.571，約相當于影響因子16(IF=16)。目前，80%引用源自海外。
文章鏈接： https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100097
