Advanced Light Source (ALS) является научно - исследовательский центр в Национальной лаборатории Лоренса Беркли в Беркли , штат Калифорния . Один из самых ярких источников ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в мире, ALS - это первый синхротронный источник света «третьего поколения» [1] в своем диапазоне энергий, обеспечивающий несколько чрезвычайно ярких источников интенсивного и когерентного коротковолнового света для использование в научных экспериментах исследователями со всего мира. Он финансируется Министерством энергетики США (DOE) и управляется Калифорнийским университетом . В июне 2018 года Стивен Кеванстал директором ALS. [2]
Пользователи
ALS ежегодно обслуживает около 2000 исследователей («пользователей») из академических, промышленных и государственных лабораторий по всему миру. Эксперименты в ALS проводятся почти на 40 каналах пучка, 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 луч БАС. Рецензирование используется для выбора из наиболее важных предложений, полученных от исследователей, которые подают заявку на время луча в ALS. Плата за время луча не взимается, если исследование пользователя не является собственностью (т. Е. Пользователь планирует опубликовать результаты в открытой литературе). Около 16% пользователей приезжают из-за пределов США.
Как это работает
Сгустки электронов, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, вынуждены двигаться по почти круговой траектории магнитами в накопительном кольце ALS. Между этими магнитами есть прямые участки, где электроны вытесняются по слаломному пути десятками магнитов переменной полярности в устройствах, называемых «ондуляторами». Под действием этих магнитов электроны испускают пучки электромагнитного излучения от инфракрасного до видимого, ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов. Полученные в результате лучи, коллимированные по направлению движения электронов, направляются по каналам лучей к приборам на конечных станциях эксперимента.
Области исследований
Мягкий рентгеновский свет с более низким энергопотреблением - это специальность ALS, занимающая важную нишу и дополняющая другие источники света DOE. Рентгеновские лучи более высоких энергий также доступны из мест, где сверхпроводящие магниты создают «сверхизгибы» на пути электронов. Мягкое рентгеновское излучение используется для характеристики электронной структуры вещества и выявления микроскопических структур с элементарной и химической специфичностью. Эти возможности используются в исследованиях в области материаловедения, биологии, химии, физики и наук об окружающей среде.
Текущие темы и методы исследования
- 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 химической реакции
- Атомная и молекулярная физика
- Литография в крайнем ультрафиолете
- Синхротронная инфракрасная наноспектроскопия (БИНС)
Научно-технические инновации и достижения
- Более продолжительный литий-ионные батареи для электрических транспортных средств и мобильной электроники
- Наноразмерное магнитное изображение для компактного хранения данных
- Пластиковые солнечные элементы , гибкие и простые в производстве
- Использование « искусственного фотосинтеза » для получения чистой возобновляемой энергии
- Точная настройка процесса сжигания для более чистого сжигания топлива
- Более эффективные химические реакции для топливных элементов , борьбы с загрязнением 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
- Производство транзисторов все меньшего размера для более мощных компьютеров
История
Когда в начале 1980-х годов бывший директор LBNL Дэвид Ширли впервые предложил ALS , скептики сомневались в использовании синхротрона, оптимизированного для мягкого рентгеновского излучения и ультрафиолетового света. По словам бывшего директора ALS Даниэля 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 то, что это была тяжелая битва». [3]
Из бюджета администрации Рейгана на 1987 год было выделено 1,5 миллиона долларов на строительство ALS. [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 куполообразную структуру 1930-х годов, спроектированную Артуром Брауном-младшим (проектировщиком башни Койт в Сан Франциско ) для размещения 184-дюймового циклотрона Э.О. Лоуренса , усовершенствованной версии его первого циклотрона, за который он получил в 1939 году Нобелевскую премию по физике .
ALS был введен в эксплуатацию в марте 1993 года, а официальное открытие состоялось утром 22 октября 1993 года.
В погоне за выдающейся наукой ALS разработала стратегический план по модернизации оборудования, который позволит ALS оставаться на переднем крае науки.
ALS-U
Новый проект под названием ALS-U работает над обновлением ALS. Недавние прорывы в физике ускорителей теперь позволяют получать сильно сфокусированные пучки мягкого рентгеновского света, которые по крайней мере в 100 раз ярче, чем у существующих ALS. [5]
Накопитель получит ряд новых обновлений, а также новое кольцо аккумулятора. В новом кольце будут использоваться мощные компактные магниты, расположенные в виде плотной круглой решетки, называемой решеткой многогранного ахромата (MBA). В сочетании с другими улучшениями ускорительного комплекса модернизированная машина будет производить яркие, устойчивые лучи света высокой энергии для исследования вещества с беспрецедентной детализацией. [5]
Рекомендации
- ^ "Источники рентгеновского света | Управление науки Министерства энергетики США (SC)" . Science.energy.gov . Проверено 4 мая 2019 .
- ^ «Стив Кеван назначен новым директором Advanced Light Source» . Центр новостей . 2018-06-06 . Проверено 10 июня 2018 .
- ^ «Сияние света на десятилетие великой науки» . Центр новостей . 9 января 2004 г.
- ^ Чоу, Шонг (6 февраля 1986 г.). «Рейган хочет сделать рентгеновский снимок за 94 миллиона долларов в LBL». Ежедневный калифорнийский . п. 1.
- ^ а б «Обзор» . ALS . Министерство энергетики США . Проверено 26 января 2020 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
Внешние ссылки
Координаты :37 ° 52′33 ″ с.ш. 122 ° 14′55 ″ з.д. / 37,8757 ° с.ш. 122,2485 ° з.д.