林梅

本篇报道围绕2018年度上海市自然科学奖一等奖项目“全相干自由电子激光的前沿实验研究与新原理探索”展开，该奖项由中国科学院上海应用物理研究所赵振堂院士领衔的团队获得。

光谱图

X 射线的发现及应用的开拓

X 射线最早由德国科学家伦琴在研究阴极射线的时候偶然发现。他揭示了X 射线的穿透特性。利用这种特性，他拍下了一位女士手部骨骼的照片。这张带着戒指的照片，成为人类利用X 射线的开端。我们今天也常常利用X 射线穿透肌肉的能力，进行各种医学检测。

X射线能检测的不仅有我们的身体，还有物质各种尺度的内部构成直至微观结构及动态变化。因为X 射线的波长范围为0.001纳米至10纳米（即0.01～100埃），与原子的直径大小（～1 埃）正好相符，可以将X 射线作为探针，用来探测物质的微观世界，看看内部的原子是怎么排列的以及是如何运动的。

在过去的半个世纪，人们通过相对论电子的同步辐射来产生高亮度X射线。所谓同步辐射，其实就是一个超级大的“电磁炉”：利用接近光速运动的带电粒子在加速运动的时候会释放电磁波的性质，让带电粒子（一般是电子）沿弧形轨道运动，然后在运动的切线方向辐射电磁波，电磁波的波段可覆盖从太赫兹到X 射线的区域。上海张江的“上海光源”，就是第三代同步辐射光源，它成为物理学、化学、生物学、材料学等众多领域的科学家提供不可或缺的研究利器。

但是，与传统激光相比，同步辐射X 光源没有强相干性。……