2020年10月10日，上海交通大学物理与天文学院陈黎明教授获2020年度中国物理学会饶毓泰物理奖（光学、声学与原子分子物理），以表彰他在激光等离子体电子加速和超快X射线辐射及应用上的重要贡献。

X射线光源具有极高的时空分辨能力，对物质的瞬态结构和超快动力学研究意义重大。但由于电子的库伦效应，现有辐射源的电子束密度较低，导致要么是连续的辐射（X光管），要么装置体积庞大、造价昂贵（同步辐射/XFEL），且都不具备单发动态解析的能力。激光电子加速驱动的台式化X/γ射线源具有超亮、极短、高能、精确同步等优点，是现有光源在超快领域的有力补充和高能领域的强力拓展，成为物理学重要的研究热点和发展机遇。

陈黎明教授长期潜心于激光超快X/γ射线领域的国际难点问题研究。揭示了制约辐射源品质提升的根源并突破了多项瓶颈，提出了多项新的物理机制（概念）并通过实验予以验证，开拓了系列具有重要应用价值的超强极短X射线光源。代表性成果包括:

1）实现KaX射线源品质的全面突破：首次揭示“真空加热”是强场物理中加热电子的主要机制，从本质上提高了辐射源的转换效率和信噪比，效率达到国际同类实验的最高值，迈出了实用化的关键一步。 为进一步得到更高亮度的X射线源以满足“单发成像”的应用需求，他采用气体团簇的“非线性共振”极大地提升了源的亮度。并由此提出激光分束可提供飞秒时间分辨的单发动态解析能力，这是大型光源所不具备的新特征。近期还发现了飞秒核激发的新方法。

2）实现定向辐射产生效率的大幅提升：激光电子加速将伴生Betatron定向辐射源。由于激光加速中电子束参数之间的内秉矛盾，辐射源产额等参数的提升遭遇重大瓶颈。 他提出多种电子高效加速和共振的想法并付诸实验，使光子产生效率极大提升；还发现并定义“波荡注入”这种全新的电子注入和共振机制，克服了电子束和辐射源品质之间制约的瓶颈，在大幅提升辐射产额的基础上实现了二者同时获得的突破。

3）实现超低剂量X射线“鬼成像”：他同时致力于辐射应用方法学研究。实验解决了X射线分光的问题，实现了超低剂量X射线鬼成像，为百年来的X射线影像学提供了新的方法并破解了医学成像领域的最大困扰。随后通过改变矩阵结构等方法，获得了超分辨成像和能谱成像，破解了医学成像领域三大基本问题，并将该方法拓展到中子成像领域。

陈黎明教授的系列研究成果引起了领域内广泛关注，已成功应用于诸如【怀柔综合极端条件】、【李政道研究所物理与天文前沿】等国家重大科研基础设施建设和诸多国家重要项目的立项之中。发表SCI论文150多篇，成果多次被Science等科技期刊专文介绍或作为亮点推荐，并获评中科院“年度科技创新亮点成果”。还与美国LLNL、德国GSI、日本JAEA等多个实验室主持合作实验，取得了重要的国际影响。

作者： 殷超 供稿单位： 物理与天文学院