“活细胞结构与功能成像等线站工程”项目是一个以活细胞成像为主要创新点的，涵盖生物、物理、化学多学科领域的综合线站工程。本项目整合目前在生物学研究方面应用最为成功的荧光超分辨光学显微成像及X射线自由电子激光（简称“XFEL”）显微成像两大前沿技术，构建一个在活细胞体系下实现纳米级超高分辨率的可视化、实时成像平台，从而实现以前所未有的三维快速探测细胞内的纳米世界的目标。建成后，将最终实现对活细胞的X-光超微结构和荧光功能成像原位组合成像，在纳米尺度实时研究活细胞内部DNA、RNA和蛋白质分子的相互作用，有助于更加深入地了解生物过程分子机制及疾病发生基础，为人类健康等国家重大基础性、前沿研究提供了强大的实验手段。
（一）建成活细胞成像线站，建成世界先进的三维荧光超分辨显微镜，集成世界首台自由电子激光/荧光超分辨组合纳米显微镜
运用自由电子激光全相干特性和相干衍射成像技术，实现更高的成像敏感度提高成像速度，在国际上首次实现空间分辨率至20nm以下的活细胞三维成像及功能材料三维成像。与此同时进一步更新远场光学超分辨荧光显微成像技术，利用共轭双物镜，4Pi显微镜等光学收集系统，提高光学显微镜相对较差的轴向分辨率，达到理想的空间3D超分辨率（< 50nm）。最后冲击颠覆性的新型显微技术。在S-XFEL线站上融合集成两种最前沿的具有相同25-50nm分辨率的互补显微成像技术（X-射线的超微结构成像-超分辨荧光的功能分子成像）。将首次实现对活细胞的X-光超微结构和荧光功能成像原位组合成像。
（二）建成物理、化学、材料等实验线站
运用自由电子激光超快和全相干特性和各种X光原位光谱学技术，结合激光、太赫兹泵浦技术，建成对材料的超快化学物理过程进行探索的多个综合实验用户线站。本项目在国际首台超高亮度软X射线自由电子激光装置的基础上，利用活细胞在软X能段的高对比度，结合自由电子激光高亮度、超快和全相干的优势，通过X光相干成像技术，聚焦突破无损活细胞结构三维纳米成像这一世界难题。与此同时，集成最先进的活细胞荧光超高分辨功能成像技术，首次完成活细胞结构与功能组合成像。
