Усовершенствованный источник света
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2023 г. ) |
Усовершенствованный источник света (ALS) — исследовательский центр Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли , Калифорния . Один из самых ярких в мире источников ультрафиолетового и мягкого рентгеновского света, ALS является первым источником синхротронного света «третьего поколения». [1] в своем энергетическом диапазоне, обеспечивая множество чрезвычайно ярких источников интенсивного и когерентного коротковолнового света для использования в научных экспериментах исследователями со всего мира. Он финансируется Министерством энергетики США (DOE) и управляется Калифорнийским университетом . Нынешний директор - Дмитрий Аргириу. [2]
Пользователи
[ редактировать ]ALS ежегодно обслуживает около 2000 исследователей («пользователей») из академических, промышленных и государственных лабораторий по всему миру. Эксперименты в ALS проводятся почти на 40 лучах , которые могут работать одновременно более 5000 часов в год, в результате чего ежегодно публикуется около 1000 научных публикаций в самых разных областях. Любой квалифицированный исследователь может предложить использовать лучевую линию БАС. Экспертная оценка используется для выбора наиболее важных предложений, полученных от исследователей, подающих заявку на получение луча времени в ALS. Плата за время луча не взимается, если исследование пользователя не является частной собственностью (т. е. пользователь планирует опубликовать результаты в открытой литературе). Около 16% пользователей приезжают из-за пределов США.
Как это работает
[ редактировать ]
Электронные сгустки, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, вынуждаются двигаться по почти круговой траектории магнитами в накопителе ALS. Между этими магнитами есть прямые участки, где электроны вытесняются по траектории, напоминающей слалом, с помощью десятков магнитов переменной полярности в устройствах, называемых «ондуляторами». Под воздействием этих магнитов электроны испускают лучи электромагнитного излучения: от инфракрасного до видимого, ультрафиолетового и рентгеновского. Получающиеся в результате лучи, коллимированные вдоль направления траектории электронов, направляются по линиям луча к инструментам на конечных станциях эксперимента.
Области исследований
[ редактировать ]Мягкое рентгеновское излучение с более низкой энергией — это специализация ALS, занимающая важную нишу и дополняющая другие источники света Министерства энергетики. Рентгеновские лучи более высоких энергий также доступны из мест, где сверхпроводящие магниты создают «сверхизгибы» на пути электронов. Мягкие рентгеновские лучи используются для характеристики электронной структуры вещества и выявления микроскопических структур с элементной и химической специфичностью. Эти возможности используются в исследованиях в области материаловедения, биологии, химии, физики и наук об окружающей среде.
Текущие темы и методы исследований
[ редактировать ]- Исследование электронной структуры материи
- Тестирование оптики и фоторезистов для фотолитографии нового поколения
- Понимание магнитных материалов
- 3D биологическая визуализация
- Кристаллография белков
- Фотохимия озона
- Рентгеновская микроскопия клеток
- Динамика химических реакций
- Атомная и молекулярная физика
- Экстремальная ультрафиолетовая литография
- Синхротронная инфракрасная наноспектроскопия (БИНС)
Научно-технические инновации и достижения
[ редактировать ]- с более длительным сроком службы Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей и мобильной электроники
- Наномасштабная магнитная визуализация для компактного хранения данных
- Пластиковые солнечные элементы , гибкие и простые в производстве
- Использование « искусственного фотосинтеза » для получения чистой возобновляемой энергии
- Точная настройка сгорания для более чистого топлива
- Более эффективные химические реакции для топливных элементов , контроля загрязнения или очистки топлива.
- Использование микробов для очистки окружающей среды от токсинов
- Более дешевое биотопливо из обильных возобновляемых растений
- Решение белковых структур для рационального дизайна лекарств
- все меньшего размера Производство транзисторов для более мощных компьютеров
История
[ редактировать ]впервые предложил БАС Когда в начале 1980-х годов бывший директор LBNL Дэвид Ширли , скептики сомневались в использовании синхротрона, оптимизированного для мягких рентгеновских лучей и ультрафиолетового света. По словам бывшего директора ALS Дэниела Чемлы , «научное обоснование использования установки мягкого рентгеновского излучения третьего поколения, такой как ALS, всегда было фундаментально обоснованным. Однако заставить более широкое научное сообщество поверить в это было непростой задачей». [3]
на 1987 год В бюджете администрации Рейгана на строительство ALS было выделено 1,5 миллиона долларов. [4] Процесс планирования и проектирования начался в 1987 году, земля была заложена в 1988 году, а строительство было завершено в 1993 году. Новое здание включало в себя куполообразную конструкцию 1930-х годов, спроектированную Артуром Брауном-младшим (проектировщиком башни Койт в Сан-Франциско ) для дом 184-дюймового циклотрона Э.О. Лоуренса , усовершенствованной версии его первого циклотрона , за который он получил Нобелевскую премию по физике 1939 года .
ALS был введен в эксплуатацию в марте 1993 года, а официальное открытие состоялось утром 22 октября 1993 года. [ нужна ссылка ]
ЕСЛИ-У
[ редактировать ]
Новый проект под названием АЛС-У работает над модернизацией АЛС. Недавние достижения в физике ускорителей теперь позволяют создавать высокосфокусированные лучи мягкого рентгеновского света, которые по крайней мере в 100 раз ярче, чем у существующего ALS. [5]
накопитель получит ряд новых модернизаций, а также новое аккумуляторное кольцо. В новом кольце будут использоваться мощные и компактные магниты, расположенные в плотной круглой решетке, называемой решеткой многоизгибного ахромата (MBA). В сочетании с другими усовершенствованиями ускорительного комплекса модернизированная машина будет производить яркие, устойчивые лучи высокоэнергетического света для исследования материи с беспрецедентной детализацией. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Источники рентгеновского света | Управление науки (SC) Министерства энергетики США» . Science.energy.gov . Проверено 4 мая 2019 г.
- ^ «Димитри Аргириу назначен следующим директором усовершенствованного источника света лаборатории Беркли» . Информационный центр лаборатории Беркли . 24 марта 2023 г. . Проверено 12 марта 2024 г.
- ^ «Проливая свет на десятилетие великой науки» . Центр новостей . 9 января 2004 г.
- ^ Чоу, Шонг (6 февраля 1986 г.). «Рейган хочет сделать рентген в LBL за 94 миллиона долларов». Ежедневный калифорнийец . п. 1.
- ^ Перейти обратно: а б «Обзор» . БАС . Министерство энергетики США . Проверено 26 января 2020 г.
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
