"基于可调红外激光的能源化学大型实验装置"研制工作取得重要进展
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科研动态
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"基于可调红外激光的能源化学大型实验装置"研制工作取得重要进展
 发布时间:2020-08-10  大小:【

近期,“基于可调红外激光的能源化学大型实验装置”(FELiCHEM)的研制工作取得重要进展。2020年5月,国家同步辐射实验室工程团队通过反复调试红外自由电子激光装置(Infrared Free Electron Laser,IRFEL),细致优化电子束流、波荡器参数和光束线反射镜姿态,实现中红外波段自由电子激光高功率稳定输出和高效传输,调谐范围达到2.5~50 μm,宏脉冲宽度3~5 μs,最大微脉冲能量超过80μJ,超过验收指标。6月,光束诊断系统完成全部技术验证,实现对低重频、超短脉冲红外激光光强和波长数据的精确诊断。7月,厦门大学、复旦大学承建的3个光检测实验站完成光路搭建与调试,顺利实现与光束线对接,并采集到第一张红外谱图。



图1左图:红外自由电子激光光源总体右图:红外自由电子激光光斑(波长:9.9mm




图2左图:红外自由电子激光波长诊断结果(带宽~1%)


右图:基于IRFEL光源采集的聚苯乙烯红外吸收谱(分辨率:4 cm-1;扫描次数:IRFEL1次,标准谱32次)


红外自由电子激光可以提供波长范围为几微米到几百微米的连续可调激光,具有高功率、宽波段连续可调谐以及短脉宽等特点,适用于中红外-远红外区(IRFEL远红外区的亮度比黑体辐射和同步辐射光源高六个数量级)的光谱研究,是理想的用于远红外波段光谱研究的高光强脉冲光源。2014年,在国家自然科学基金委资助下,厦门大学、中国科学技术大学、复旦大学和中国科学院大连化学物理研究所共同承担的国家重大科研仪器设备专项基于可调红外激光的能源化学大型实验装置研制工作启动。该大型实验装置落户在我校国家同步辐射实验室,包含一台可调谐红外自由电子激光光源和与之配套的痕量物种光检测、光解离和光激发5个能源化学实验线站。该IRFEL光源单个宏脉冲能量将达到100 mJ、微脉冲能量超过20 μJ,微脉冲宽度5~10 ps,波长可在2.5 um和200 um范围内连续可调,综合性能在国际同类装置中居于先进水平。该装置是国内首台红外自由电子激光用户装置,也是国际上首台面对能源化学领域研究的红外自由电子激光装置,建成后将显著提升从原子分子水平研究固/气、固/液表界面过程,团簇结构及其反应动力学和红外振动态激发分子反应动力学的能力,推动能源材料化学领域若干前沿科学问题的解决。


  项目研制团队将在现有工作基础上进一步密切合作,在近期内努力完成各项参数优化和光束线及实验站的调试,争取尽快全面达到验收指标,为科学研究提供高质量的红外自由电子激光光源和能源化学研究平台。





 

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