自由電子激光器以同步加速器的原理工作，通過將電子加速到相對速度而產生高強度電磁輻射，然後引導它們通過特殊的磁性結構。只有在這種情況下，XFEL比傳統的同步加速器光源亮度高出十億倍，可以以原子分辨率捕獲圖像。
歐洲X射線自由電子激光設施的主要部件是一個超導線性加速器，經過的2.1公里的加速將電子能量可以提高。這裡的電子脈衝在進入含有210米的X射線產生裝置的光子隧道之前被加速到接近光速和非常高的能量，該X射線產生裝置由17290個稱為“波動器”的永磁體組成。
歐洲X射線自由電子激光世界上最大的能產生高強度短脈衝X射線的激光設施，其可以在地下實驗大廳中將該激光束射入幾個實驗站，同時可以進行不同的實驗。這意味著每個研究人員可以更快地處理更多的項目。
歐洲X射線自由電子激光總經理Robert Feidenhans'l教授表示：“這是我們和合作夥伴經過多年努力後迎來的重要時刻。世界上許多國家貢獻的知識和組件設施已經通過了第一次大型測試，參與歐洲XFEL及DESY項目的同事和我們國際合作夥伴也取得了突出的成就，在歐洲和世界各地的科學合作中取得巨大成功，現在我們可以通過最後一個隧道將X射線引導到實驗室，然後一步一步地啟動實驗站的調試。我們非常期待9月正式運營的開始。”
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