Национальный источник синхротронного света

НСЛС
НСЛС
	Викимедиа \| © OpenStreetMap
Общая информация
Тип	Центр исследований и разработок
Город или город	Аптон
Страна	Соединенные Штаты
Координаты	40 ° 52'05 "N 72 ° 52'35" W / 40,86806 ° N 72,87639 ° W
Строительство началось	1978
Завершенный	1982 УФ-кольцо ; 1984 Рентгеновское кольцо
Отремонтированный	1986
Расходы	160 000 000 долларов США
Владелец	Министерство энергетики
Веб-сайт
	Исходная веб-страница NSLS

Национальный источник синхротронного света ( NSLS ) в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) в Аптоне, штат Нью-Йорк, был национальным исследовательским центром, финансируемым Министерством энергетики США (DOE). Построенный с 1978 по 1984 год и официально закрытый 30 сентября 2014 года. ^[2] NSLS считался синхротроном второго поколения . ^[3]

Экспериментальная площадка NSLS состояла из двух колец для хранения электронов: рентгеновского кольца и кольца ВУФ (вакуумного ультрафиолета), которые обеспечивали интенсивный, сфокусированный свет, охватывающий электромагнитный спектр от инфракрасного до рентгеновского. Свойства этого света и специально разработанных экспериментальных станций, называемых лучами , позволили ученым во многих областях исследований проводить эксперименты, которые иначе были бы невозможны в их собственных лабораториях.

История

Земля для NSLS была заложена 28 сентября 1978 года. Кольцо ВУФ начало работу в конце 1982 года, а рентгеновское кольцо было введено в эксплуатацию в 1984 году. В 1986 году вторая фаза строительства расширила NSLS на 52 000 квадратных футов (4800 м ). ²), в котором появились офисы, лаборатории и помещения для нового экспериментального оборудования. ^[3] После 32 лет производства синхротронного света последний сохраненный луч был выброшен в 16:00 по восточному времени 30 сентября 2014 года, и NSLS был официально закрыт.

Во время строительства NSLS два учёных, Рената Чесман и Джордж Кеннет Грин , изобрели особое периодическое расположение магнитных элементов ( магнитную решетку ), обеспечивающее оптимизированное изгибание и фокусировку электронов. ^[3] Конструкция получила название решётки Чесмана-Грина и стала основой конструкции каждого синхротронного накопителя. Накопители характеризуются количеством прямых участков и изгибов в их конструкции. Изогнутые участки производят больше света, чем прямые участки, из-за изменения углового момента электронов. Чесмен и Грин учли это в своей конструкции, добавив устройства для введения, известные как вигглеры и ондуляторы . в прямые участки накопителя ^[3] Эти вводные устройства излучают самый яркий свет среди секций кольца, поэтому лучи обычно прокладываются после них.

ВУФ-кольцо

Кольцо ВУФ Национального источника синхротронного света было одним из первых источников света второго поколения, работавших в мире. Первоначально он был спроектирован в 1976 году и введен в эксплуатацию в 1983 году. ^[4] Во время модернизации Фазы II в 1986 году к кольцу ВУФ были добавлены два вигглера/ондулятора, обеспечивающие источник наивысшей яркости в вакуумной ультрафиолетовой области до появления источников света 3-го поколения. ^[4]

Рентгеновское кольцо

Рентгеновское кольцо Национального источника синхротронного света было одним из первых накопителей, спроектированных как специальный источник синхротронного излучения . ^[5] Окончательный проект решетки был завершен в 1978 году, а первый хранимый луч был получен в сентябре 1982 года. К 1985 году экспериментальная программа находилась в стадии быстрой разработки, и к концу 1990 года пучковые линии Фазы II и устройства ввода были введены в эксплуатацию. операция. ^[5]

Дизайн

Электроны генерируют синхротронное излучение, которое использовалось на конечных станциях лучей. Электроны сначала производятся триодной электронной пушкой на 100 кэВ . ^[6] Эти электроны затем прошли через линейный ускоритель (ускоритель), который довел их энергию до 120 МэВ . ^[6] Далее электроны попали в бустерное кольцо, где их энергия была увеличена до 750 МэВ. ^[6] а затем вводились либо в ВУФ-кольцо, либо в рентгеновское кольцо. В ВУФ-кольце электроны были увеличены до 825 МэВ, а электроны в рентгеновском кольце - до 2,8 ГэВ .

Попав в кольцо, ВУФ или рентгеновское, электроны вращаются по орбите и теряют энергию в результате изменения своего углового момента , что приводит к изгнанию фотонов. Эти фотоны считаются белым светом, то есть полихроматическим , и являются источником синхротронного излучения. Перед использованием в конечной станции лучевой линии свет коллимируется перед тем, как достичь монохроматора или серии монохроматоров, чтобы получить одну и фиксированную длину волны.

Во время нормальной работы электроны в накопительных кольцах теряли энергию, поэтому кольца вводились повторно каждые 12 (рентгеновское кольцо) и 4 (ВУФ-кольцо) часа. Разница во времени возникла из-за того, что ВУФ-излучение имеет большую длину волны и, следовательно, меньшую энергию, что приводит к более быстрому затуханию, в то время как рентгеновские лучи имеют очень маленькую длину волны и высокую энергию.

Это был первый синхротрон, управляемый с помощью микропроцессоров. ^[7]

Удобства

УФ-кольцо имело 19 каналов, а рентгеновское кольцо — 58 каналов. ^[8] Линии луча эксплуатировались и финансировались разными способами. Однако, поскольку NSLS был пользовательским объектом, любой ученый, представивший предложение, мог получить время луча после экспертной оценки. В NSLS существовало два типа линий луча: линии луча объекта (FB), которые обслуживались сотрудниками NSLS и резервировали минимум 50 процентов времени луча для пользователей, и каналы участвующей исследовательской группы (PRT), которые обслуживались и были укомплектованы персоналом. внешними группами и зарезервировали для пользователей не менее 25 процентов своего времени вещания.

Каждый рентгеновский луч имел конечную станцию, называемую кабиной . Это большие корпуса, изготовленные из радиационно-защитных материалов, таких как сталь и свинцовое стекло , для защиты пользователей от ионизирующего излучения луча. В рентгеновском кабинете во многих проведенных экспериментах использовались такие методы, как дифракция рентгеновских лучей высокого разрешения , порошковая дифракция (PXRD), XAFS , DAFS (аномальная тонкая структура рентгеновской дифракции), WAXS и SAXS .

На кольце ВУФ конечными станциями обычно были камеры СВВ ( сверхвысокого вакуума ), которые использовались для проведения экспериментов с использованием таких методов, как XPS , UPS , LEEM и NEXAFS .

В некоторых лучах использовались другие аналитические инструменты, используемые в сочетании с синхротронным излучением, такие как масс-спектрометр , мощный лазер или масс-спектрометр для газовой хроматографии . Эти методы помогли дополнить и лучше оценить эксперименты, проводимые на конечной станции.

Достижения и статистика

Нобелевские премии

В 2003 году Родерик Маккиннон получил Нобелевскую премию по химии за расшифровку структуры ионного канала нейрона . Частично его работа велась в NSLS. ^[9] В 2009 году Венкатраман Рамакришнан , Томас А. Стейц и Ада Э. Йонат получили Нобелевскую премию по химии за визуализацию рибосомы с атомным разрешением с помощью рентгеновской кристаллографии в NSLS и других источниках синхротронного света. ^[10]

Статистика пользователей

В 2009 году Национальный источник синхротронного света принял более 2200 пользователей из 41 штата США и 30 других стран. ^[11] В 2009 году было 658 журнальных публикаций и всего 764 публикации, включая журнальные публикации, книги, патенты, диссертации и отчеты. ^[12]

НСЛС-II

NSLS был окончательно остановлен 30 сентября 2014 года, после более чем 30 лет эксплуатации. ^[2] На смену ему пришел NSLS-II , который был спроектирован так, чтобы быть в 10 000 раз ярче. ^[13]

См. также

Ссылки

^ «Повседневная наука NSLS» . bnl.gov. Архивировано из оригинала 21 марта 2012 года . Проверено 28 марта 2011 г.
^ Jump up to: ^а ^б Последний свет в NSLS
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Краткая история НСЛС» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Кольцо хранения ВУФ» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Кольцо для хранения рентгеновских лучей» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Бустер и линейное кольцо» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ «Распределенная система управления национальным источником синхротронного света» (PDF) . Транзакции IEEE по ядерной науке . Проверено 13 декабря 2015 г.
^ «Список каналов по номерам» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ «Нобелевская премия | Премия по химии 2003 года, Родерик Маккиннон» . Bnl.gov . Проверено 17 марта 2010 г.
^ «Нобелевская премия | Премия по химии 2009 года, Венкатраман Рамакришнан и Томас А. Стейц» . Bnl.gov . Проверено 25 июля 2012 г.
^ «Национальные пользовательские объекты в Брукхейвенской лаборатории» (PDF) . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ «Отчет о деятельности NSLS за 2009 год» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.
^ «О проекте NSLS-II» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

Внешние ссылки

40 ° 52'05 "N 72 ° 52'35" W / 40,86806 ° N 72,87639 ° W / 40,86806; -72,87639 ( НСЛС )

[1] «Повседневная наука NSLS» . bnl.gov. Архивировано из оригинала 21 марта 2012 года . Проверено 28 марта 2011 г.

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Последний свет в NSLS

[NSLS_History-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д «Краткая история НСЛС» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[NSLS_VUV-4] Jump up to: ^а ^б «Кольцо хранения ВУФ» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[NSLS_X-ray_ring-5] Jump up to: ^а ^б «Кольцо для хранения рентгеновских лучей» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[NSLS_Booster_and_Linac_Ring-6] Jump up to: ^а ^б ^с «Бустер и линейное кольцо» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[dcs-7] «Распределенная система управления национальным источником синхротронного света» (PDF) . Транзакции IEEE по ядерной науке . Проверено 13 декабря 2015 г.

[NSLS_Beamline_Guide-8] «Список каналов по номерам» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[9] «Нобелевская премия | Премия по химии 2003 года, Родерик Маккиннон» . Bnl.gov . Проверено 17 марта 2010 г.

[10] «Нобелевская премия | Премия по химии 2009 года, Венкатраман Рамакришнан и Томас А. Стейц» . Bnl.gov . Проверено 25 июля 2012 г.

[User_Statistics-11] «Национальные пользовательские объекты в Брукхейвенской лаборатории» (PDF) . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[NSLS_Activity-12] «Отчет о деятельности NSLS за 2009 год» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[NSLS-II:_The_future_NSLS-13] «О проекте NSLS-II» . BNL.gov . Проверено 4 августа 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	ЯВЛЯЮТСЯ ВИАФ
Национальный	Израиль Соединенные Штаты