​Le plus grand laser à électrons libres du monde (Free Electron Laser, FEL) s'apprête à produire 27 000 flashes par seconde de lumière extrêmement intense, cohérente et de haute qualité spectrale. À la différence des FEL existants, XFEL utilise des supraconducteurs pour l'accélération radiofréquence des électrons, ce qui permet de multiplier par deux cents la fréquence des flashes. Sa brillance moyenne est cent mille fois supérieure à celle de sources conventionnelles de rayons X. XFEL permettra des applications innovantes et très spécifiques comme par exemple filmer en temps réel le déroulement de réactions chimiques ou biochimiques.

L'Irfu a réalisé en trois ans l'assemblage de 103 cryomodules pour l'accélérateur linéaire d'électrons de XFEL. Chaque cryomodule contient huit cavités supraconductrices qu'il  refroidit à -271,15°C (2 K). L'Irfu a transféré son savoir-faire technologique à la société Alsyom qui a accompli ce travail extrêmement délicat en atmosphère contrôlée (sans poussière), à Saclay. La cadence de production d'un cryomodule tous les quatre jours a pu être tenue.

L'accélérateur à électrons utilisé pour XFEL est issu de la R&D pour un futur collisionneur linéaire électron-positron. XFEL peut donc aussi être vu comme un prototype pour ce projet. S'il est approuvé, le programme  ILC (International Linear Collider) complètera et enrichira les résultats du LHC (Large Hadron Collider) du Cern. Il nécessitera près de deux mille cryomodules, seize mille cavités supraconductrices et autant de coupleurs de puissances identiques à ceux utilisés avec succès pour l'accélérateur de XFEL.

Onze pays européens ont participé à la construction de XFEL pour un budget total de 1,2 milliard d'euros.