Проект совершенной модернизации источников света достиг важного этапа

схожие новости

Усовершенствованный источник света (ALS), научный пользовательский объект в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (DOE) (Лаборатория Беркли), получил федеральное одобрение бюджета, графика и технического объема для крупного проекта модернизации, который будет стимулировать яркость его рентгеновских лучей.

В дополнение к более ярким рентгеновским лучам, проект ALS Upgrade (ALS-U) позволит ALS доставлять свет с более упорядоченной «когерентной» структурой (к примеру, равномерно распределенная рябь в пруду), которая лучше выявляет наномасштаб детали сложных химических реакций и новых материалов, говорится в статье на сайте Лаборатории Беркли.

— В течение практически трех десятилетий ALS разрабатывала инновационные рентгеновские инструменты, использовав их для поддержки всемирно известного портфеля исследований пользователей и совместной работы, — утверждает директор ALS Стив Кеван, — Обновление ALS позволит нам значительно отточить наши навыки и ускорить эту еще на несколько десятилетий по мере того, как человечество учится разрабатывать химические, материальные и биологические системы, которые решат насущные проблемы энергетики и окружающей среды.

На этом вырезе купола усовершенствованного источника света показано расположение трех колец, ускоряющих электроны, с линиями пучка

Одобрение DOE, известное как Critical Decision 2 или CD-2, знаменует собой завершение стадии предварительного проектирования проекта. Он также утверждает бюджет в 590 миллионов долларов и профиль финансирования для проекта, а более того — определяет объем и график.

— Я горжусь талантливыми инженерами, учеными, техническими специалистами и вспомогательным персоналом, которые помогли лаборатории получить одобрение CD-2 для проекта усовершенствования источника света в эти трудные времена. Это обновление позволит Лаборатории Беркли продолжить лидировать в исследованиях мягкого рентгеновского излучения еще в течение 30 лет, но ничего из этого не могло бы произойти без упорной работы команды ALS-U и постоянной приверженности миссии лаборатории, — утверждает работник лаборатории Майк Уизерелл.

ALS — это тип ускорителя частиц, известный как синхротрон, который генерирует чрезвычайно яркие лучи света от инфракрасного до рентгеновского излучения. В мире существует всего несколько десятков источников синхротронного света.

Свет ALS направляется через 40 узкоспециализированных инструментов, называемых лучевыми линиями, на экспериментальные оконечные станции, где ученые со всего мира одновременно проводят исследования в различных областях, от материаловедения и биологии до физики и химии. Установка оптимизирована для научных исследований, проводимых с использованием «мягкого» рентгеновского излучения с меньшей энергией, которое имеет идеальный диапазон энергий для исследования химических, электронных и магнитных свойств материалов.

Вид сверху на накопительное кольцо ALS, показывающий новое оборудование, которое будет установлено во время обновления

Для многих экспериментов качество собранных данных зависит от количества и регулярности легких частиц, известных как фотоны, которые могут быть сконцентрированы в небольшом пятне. Осуществляемая в настоящее время модернизация призвана сделать ALS самым ярким в мире источником мягкого рентгеновского излучения на основе накопительного кольца.

Проект ALS-U заменит электронное накопительное кольцо, часть ускорителя, где производится свет. Рентгеновские лучи ALS производятся электронами, которые бегают по кольцу диаметром 200 метров практически со скоростью света. Попутно мощные магниты направляют и фокусируют электронный луч, чтобы удерживать его на круговой орбите, в то время как дополнительные магниты изгибают этот луч, генерируя широкий спектр света, проходящий через лучи. Лучшая фокусировка электронного луча означает фокусировку излучаемого света и получение более качественных данных об исследуемых образцах.

В новом электронном накопителе будет использоваться технология магнитов следующего поколения, известная как многогранные ахроматы. В то время как сегодня каждая из 12 дуг, составляющих кольцо ускорителя, включает в себя три поворотных магнита, после модернизации каждая дуга будет включать девять поворотных магнитов, что обеспечит более точное управление и более жесткую фокусировку электронов.

В результате рентгеновские лучи, которые сегодня составляют около 100 микрон в поперечнике (меньше диаметра человеческого волоса) после модернизации будут сжаты до нескольких микрон.

Эти более точные лучи сделают возможным множество приложений, включая изучение магнитных свойств в многослойных материалах для хранения данных в меньших масштабах, а также наблюдение за химическим составом батарей и другими реакциями по мере их возникновения. Увеличение яркости будет сродни четкому разрешению, которое достигается съемкой фото при ярком дневном свете, по сравнению с нечетким изображением при тусклом освещении.

Профиль луча усовершенствованного источника света Berkeley Lab сегодня (слева) по сравнению с сильно сфокусированным лучом (справа), который возможен с обновлением, известным как ALS-U

Особенно сложной задачей модернизации станет строительство второго концентрического кольца, называемого «аккумулятором», внутри уже тесных бетонных туннелей, в которых находится накопительное кольцо. Эта уникальная функция, разработанная учеными из Лаборатории Беркли, является еще одним важным аспектом для лучшей фокусировки электронного луча. Это позволяет использовать технику, называемую «осевой инжекция с заменой», которая позволяет вводить электронный луч в накопительное кольцо с минимальными возмущениями.

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

Популярные новости

Исследование немецких зоологов показало, что крылья пчёл имеют особенную конструкцию

Каждую секунду крылья насекомых во время полёта сталкиваются с различными препятствиями, не получая серьёзных повреждений. Известен и тот факт, что у них очень хрупкая структура,...

Пучки ионов означают квантовый скачок для цветно-центрированных кубитов

Достижение огромных перспектив квантовых вычислений требует новых разработок на всех уровнях, включая само вычислительное оборудование. Международная группа исследователей, возглавляемая Национальной лабораторией Лоуренса Беркли, обнаружила...

Ученые исследуют доставку медикаментов с поринами напрямую из углеродных нанотрубок

Современная медицина полагается на обширный арсенал лекарств для борьбы со смертельными заболеваниями, такими как пневмония, туберкулез, ВИЧ-СПИД и малярия. Химиотерапевтические агенты продлили жизнь миллионам...

Британские эксперты предупреждают о новом штамме скарлатины

Учёные выяснили, что новый штамм скарлатины привёл к росту числа случаев заболеваемости среди детей во всём мире. Возрождение болезни, которая веками приводила к высокой...

Огролицые пауки ловят насекомых в воздухе, используя звук

Портал PHG.ru выяснил, что по информации международного интернет-журнала Science News, огролицые охотники слушают и высокие, и низкие частоты, но только низкие способствуют атаке на...

Ученые используют алмазы как полупроводники

Заводя разговор о полупроводниковой промышленности, кремний всегда был королем в области электроники, но его физические ограничения подходят к концу. Чтобы более эффективно питать электросети, ученые...

У ученых появились сомнения о том, где же действительно возникли Юпитер и Сатурн

По информации международного научного интернет-портала «‎Science Daily»‎, новая работа под руководством Мэтта Клемента из Карнеги показывает возможные начальные местоположения Сатурна и Юпитера. А маленькие...

Кембриджские ученые удивлены глобальным цветением

Команда, заботившаяся о редком амазонском кактусе, который зацвел лишь за одну ночь, была «поражена» мировой реакцией на цветение. Эксперты Ботанического сада Кембриджского университета считают,...

В китайской провинции Юньнань найдены геномы коронавируса, родственные SARS-CoV-2

В предварительной публикации исследования учёных из Китая и Австралии, которое опубликовано на bioRxiv, сообщается, что в биоматериале летучих мышей обнаружены 4 генома коронавируса, родственных...