SwissFEL

SwissFEL — это рентгеновский лазер на свободных электронах в Институте Пола Шеррера (PSI), который был открыт в декабре 2016 года. ^{[ 1 ]}

Конструкция SwissFEL оптимизирована для генерации рентгеновских импульсов в диапазоне длин волн от 1 до 70 Å. При общей длине чуть менее 740 метров конфигурация системы относительно компактна. Строительные работы SwissFEL начались весной 2013 года. ^{[ 2 ]} После завершения строительства в начале 2015 года начался монтаж технических компонентов. ^{[ 3 ]} Первые пилотные эксперименты были проведены в 2017 году. ^{[ 4 ]} ^{[ 5 ]} В 2018 году был введен в эксплуатацию первый луч , получивший название АРАМИС. Ожидается, что вторая линия, ATHOS, появится осенью 2020 года. ^{[ 6 ]}

АРАМИС излучает коротковолновое рентгеновское излучение очень высокой энергии, которое можно использовать для отслеживания поведения атомов во время быстро движущегося процесса. ATHOS излучает более мягкое рентгеновское излучение с меньшей энергией, что позволяет наблюдать за атомами и молекулами, образующими новую химическую связь. Общая стоимость строительства составляет около 275 миллионов швейцарских франков. ^{[ 7 ]}

Расположение

SwissFEL был построен в лесу Вюренлингер, недалеко от кампуса PSI. Там колебания температуры и вибрации особенно малы, и это упрощает работу: температура в канале луча не может отклоняться более чем на 0,1 градуса от идеальных 24 градусов Цельсия, поскольку в противном случае малейшие расширения материала могут исказить результаты измерений или полностью сорвать эксперименты. . ^{[ 8 ]} По этой же причине большая часть длинного здания была засыпана землей и гравием. В то же время в результате этого был создан так называемый щелочных лугов биотоп , который служит естественной средой обитания для многих находящихся под угрозой исчезновения растений и животных. ^{[ 9 ]}

Как это работает

SwissFEL по существу состоит из четырех компонентов: источника электронов, линейного ускорителя, системы ондуляторов и измерительных станций. Электроны освобождаются от медного диска с помощью импульсного лазера. Облако высвободившихся электронов ускоряется и удерживается вместе с помощью электрического поля. Их направляют в линейный ускоритель, который дополнительно ускоряет электроны переменным током высокой частоты. Электроны теперь летят через ондулятор, участок дипольных магнитов, расположенных попеременно: это вынуждает их двигаться по слаломной трассе. При каждом изменении направления электроны излучают рентгеновский свет. При этом создается рентгеновский луч со свойствами, подобными лазерным, который можно использовать для экспериментов на измерительных станциях. ^{[ 10 ]}

Рентгеновский луч достигает мощности до 10 гигаватт и пульсирует чрезвычайно быстро: до 100 вспышек в секунду. ^{[ 8 ]} каждый длится всего от 1 до 60 фемтосекунд. Импульсы настолько ярки, что их можно использовать для создания фильмов о движении атомов и молекул. ^{[ 9 ]} Во всем мире существует только четыре других рентгеновских лазерных установки сопоставимого масштаба. ^{[ 11 ]}

Области применения

Рентгеновские лазеры, такие как SwissFEL, можно использовать, например, для изучения новых материалов для электроники с целью дальнейшего продвижения миниатюризации в этой области. За ходом каталитических реакций можно следить на атомном уровне, чтобы оптимизировать их и тем самым повысить эффективность использования ресурсов в экологических технологиях или химической промышленности. Ученые-биомедики могут детально наблюдать за структурой жизненно важных белков и их реакцией на вещества, чтобы разрабатывать новые лекарства. ^{[ 9 ]} ^{[ 10 ]}

Ссылки

^ «Открытие SwissFEL» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «Начало строительства в лесу Вюренлинген» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «SwissFEL готов к сборке» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «Первый эксперимент в SwissFEL прошел успешно» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «Первый пилотный эксперимент в SwissFEL-Alvra по УФ-фотоиндуцированному переносу заряда в системе OLED» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «Отчет о концептуальном проектировании ATHOS 2017» . Институт Пола Шеррера. п. 13 . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «Голливуд в лесу Вюренлинген» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Идеальные лучи остаются незамеченными» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Рентгеновский лазер на свободных электронах SwissFEL» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б «SwissFEL – новый масштабный объект Института Пауля Шеррера» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.
^ Вальтер Хагенбюхле (14 октября 2018 г.). «Институт Пола Шеррера проводит исследования, требующие выдержки» . Новая газета Цюриха . Проверено 16 марта 2020 г.

Внешние ссылки

Веб-сайт SwissFEL
Консорциум национальных лазеров на свободных электронах в Европе (EuroFEL) , финансируемый Европейской комиссией в рамках FP7.
Научные публикации SwissFEL

[1] «Открытие SwissFEL» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[2] «Начало строительства в лесу Вюренлинген» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[3] «SwissFEL готов к сборке» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[4] «Первый эксперимент в SwissFEL прошел успешно» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[5] «Первый пилотный эксперимент в SwissFEL-Alvra по УФ-фотоиндуцированному переносу заряда в системе OLED» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[6] «Отчет о концептуальном проектировании ATHOS 2017» . Институт Пола Шеррера. п. 13 . Проверено 16 марта 2020 г.

[7] «Голливуд в лесу Вюренлинген» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[perfect_beamlines-8] Jump up to: ^а ^б «Идеальные лучи остаются незамеченными» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[The_SwissFEL-9] Jump up to: ^а ^б ^с «Рентгеновский лазер на свободных электронах SwissFEL» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[SwissFEL_video-10] Jump up to: ^а ^б «SwissFEL – новый масштабный объект Института Пауля Шеррера» . Институт Пола Шеррера . Проверено 16 марта 2020 г.

[11] Вальтер Хагенбюхле (14 октября 2018 г.). «Институт Пола Шеррера проводит исследования, требующие выдержки» . Новая газета Цюриха . Проверено 16 марта 2020 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]