Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Центр синхротронного излучения
Логотип Центра синхротронного излучения
Девиз
«Освещая путь к научным открытиям»
Учредил1968 - 2014 гг. ( 1968 ) ( 2014 )
Тип исследованияСинхротронный источник света
ДиректорДжозеф Бизоньяно
РасположениеСтоутон, Висконсин , США 42.9611 ° N 89.2905 ° W Координаты : 42.9611 ° N 89.2905 ° W
42 ° 57′40 ″ с.ш. 89 ° 17′26 ″ з.д. /  / 42.9611; -89,290542 ° 57′40 ″ с.ш. 89 ° 17′26 ″ з.д. /  / 42.9611; -89,2905
Операционное агентствоУниверситет Висконсина-Мэдисона
Веб-сайтwww .src .wisc .edu

Центр синхротронного излучения (SRC), расположенный в Стоутоне , штат Висконсин, и управляемый Университетом Висконсин-Мэдисон , был национальным исследовательским центром синхротронного излучения , работающим с накопительным кольцом Аладдина . С 1968 по 1987 год SRC был домом для Tantalus, первого накопительного кольца, предназначенного для производства синхротронного излучения . [1]

История [ править ]

Дорога к SRC: 1953–1968 [ править ]

В 1953 году 15 университетов сформировали Ассоциацию исследований университетов Среднего Запада (MURA) для продвижения и разработки высокоэнергетического протонного синхротрона , который будет построен на Среднем Западе . Намереваясь построить большой ускоритель, MURA приобрела подходящий участок земли с плоским основанием из известняка недалеко от Стаутона, штат Висконсин, примерно в 10 милях от кампуса Мэдисонского университета Висконсина.

Первым ускорителем MURA был синхротрон на 45 МэВ, построенный в бетонном подземном «хранилище», в основном для целей радиационной защиты . Небольшое электронное накопительное кольцо, работающее на 240 Мэв, было разработано Эдом Роу и его сотрудниками в качестве испытательной установки для изучения высоких токов, и строительство этого кольца началось в 1965 году. Однако в 1963 году президент Джонсон решил, что следующая большая установка для ускорителей будет построен не на площадке MURA, а в Батавии , штат Иллинойс ; таким стал Фермилаб . В 1967 году MURA распалась с неполным накоплением и без дальнейшего финансирования. [2]Исследователи, которых дразнила судьба (и правительственные покровители), назвали машину в честь мифологического персонажа Тантала , известного своим вечным наказанием - стоять под фруктовым деревом с плодом, ускользающим от его рук. [3]

В 1966 году подкомитет Национального исследовательского совета, который изучал свойства синхротронного излучения кольца на 240 МэВ, рекомендовал завершить его как инструмент для спектроскопии. Успешное предложение было сделано Управлению научных исследований ВВС США , и кольцо было завершено в 1968 году [2] - первое накопительное кольцо, предназначенное для производства синхротронного излучения. [1]

С прекращением деятельности MURA было создано новое подразделение для управления этим объектом: Центр синхротронного излучения (SRC), находящийся в ведении Университета Висконсина. [2]

Тантал: 1968–1987 [ править ]

Эд Роу (в центре) на открытии канадского луча PRT на Тантал в 1983 году.

Тантал имел окружность чуть более 9 м и при энергии 240 МэВ имел критическую энергию чуть ниже 50 эВ. Он получил свой первый накопительный луч в марте 1968 года. Первоначальные операции были очень трудными, когда использовалось всего около 5 часов в неделю, а токи не превышали 1 мА. Первоначальные пользователи были из трех групп, которые по очереди использовали свои коммерческие монохроматоры на одном доступном канале . [2] 7 августа 1968 года эта первая специализированная установка синхротронного излучения на основе накопительного кольца представила свои первые данные, когда Ульрих Герхардт из Чикагского университета провел одновременные измерения отражения и поглощения CdS наддиапазон длин волн 1100-2700 Å . [4]

В 1972 году здание было увеличено для размещения новых каналов передачи пучка, и к 1973 году в нем было десять портов, а токи пучка достигли примерно 50 мА. Новый инжектор, микротрон на 40 МэВ , был установлен в качестве инжектора в 1974 году, заменив оригинальный ускоритель MURA, который использовался до этого момента, и в течение года токи превысили 150 мА, обычно более 30 часов пучка в неделю. Сохраненный луч 260 мА был получен в 1977 году. В октябре 1974 года Национальный научный фонд взял на себя финансирование ВВС.

Первоначальные монохроматоры были коммерческими приборами с недостатками для использования на синхротроне. SRC начал программу разработки приборов, чтобы воспользоваться уникальными свойствами синхротронного излучения и сделать пучки лучей доступными для пользователей без собственных приборов. Такие пользователи стали известны как «обычные пользователи», в то время как группы со своими собственными лучевыми линиями стали известны как участвующие исследовательские группы (PRT). [2] Эта модель стала широко использоваться на других объектах, где PRT также обозначаются как Collaborating Access Teams (CATs) и Collaborating Research Groups (CRGs). ПТС широко использовались американскими учеными на объектах в США, но к 2010 году они несколько вышли из моды. Однако CRG в Европе остается важным и успешным средством гибкого доступа. [5]

В течение двух десятилетий Тантал провел сотни экспериментов и был полигоном для многих используемых синхротронных технологий. Современные синхротронные установки могут быть очень большими, в то время как Тантал - нет, а его небольшое здание, даже после расширения в 1972 году, было переполнено оборудованием и исследователями. Пользователи работали в непосредственной близости, и непосредственная близость в сочетании с относительной изолированностью объекта делали неизбежным взаимное обогащение идеями. Атмосфера была открытой, дружелюбной и неформальной, хотя и не очень удобной с физической точки зрения. Система отопления в одной уборной не работала, поэтому, чтобы избежать замерзания труб, пользователи просто оставляли дверь настежь открытой. После того, как кто-то разместил знак, предупреждающий пользователей о политике, начался международный конкурс, в котором каждый переводил сообщение на свой язык.Копия этого знака была включена в запрос на финансирование NSF как свидетельство растущего международного влияния Tantalus.

В те ранние годы в исследованиях преобладала оптическая спектроскопия . В 1971 году исследовательская группа IBM создала первые фотоэлектронные спектры с использованием Tantalus, что стало важной вехой в развитии фотоэмиссионной спектроскопии как инструмента исследования. Возможность настройки излучения позволила исследователям определить основные электронные свойства материала. В середине 1970-х увеличивающийся ток пучка от кольца давал уровни интенсивности, достаточные для фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением , с совместной лабораторией Bell Labs.–Группа Университета штата Монтана проводит самые ранние эксперименты. В качестве экспериментальной техники фотоэмиссия с угловым разрешением быстро развивалась и оказала важное концептуальное влияние на физику конденсированных сред . Газофазная спектроскопия была еще одним успешным направлением деятельности SRC, начиная с ранних исследований поглощения благородных газов . [6]

С новым накопительным кольцом Aladdin, Tantalus был официально выведен из эксплуатации в 1987 году, хотя летом 1988 года он работал в течение шести недель для экспериментов по атомной и молекулярной флуоресценции. Накопительное кольцо было разобрано в 1995 году, и половина кольца, ВЧ-резонатор и один из исходных каналов пучка сейчас хранятся в Смитсоновском институте . [2]

Аладдин, ранние годы: 1976–1986 [ править ]

Один из первых пучков на синхротроне Аладдина, конец 1980-х.
Вход в Центр синхротронного излучения, 2011 г.

В 1976 году SRC представила в NSF предложение о накопителе на 750 МэВ в качестве интенсивного источника ВУФ и мягкого рентгеновского излучения с энергией более одного кэВ. Это предложенное кольцо было названо Аладдин. [7] Финансирование нового кольца было получено от NSF, штата Висконсин и Фонда исследований выпускников Висконсина (WARF). Окончательный проект представлял собой кольцо с четырьмя прямыми секциями 1 ГэВ и окружностью 89 м, а строительство некоторых компонентов началось в 1978 году. Строительство нового здания площадью 32 000 кв. Футов для размещения объекта началось в апреле 1979 года. был октябрь 1980 года. [8]

Фаза строительства Аладдина закончилась в 1981 году, но к концу 1984 года SRC не смогла завершить ввод объекта в эксплуатацию с максимальным сохраняемым током 2,5 мА, что было слишком мало для обеспечения необходимой силы света. Эксперты по ускорителям, рассматривавшие проект, рекомендовали добавить бустерный синхротрон стоимостью 25 миллионов долларов. В мае 1985 года, после обзора, проведенного Л. Эдвардом Темплом из Министерства энергетики , который рекомендовал еще один период исследования, пока трудности будут устранены, директор NSF Эрик Блох принял решение не только против модернизации, но и против продолжения финансирования операций Aladdin. [9]SRC продолжала работать с существующим финансированием NSF для Tantalus и средствами WARF. Университет Висконсина ясно дал понять, что продолжит финансирование Аладдина только до июня 1986 года, что в университетском городке характеризовалось как « Опасности Полины» . Одновременно с этими событиями была решена техническая проблема, ограничивающая производительность машины, и через три месяца после решения об отказе от финансирования NSF были достигнуты токи 40 мА. К июлю 1986 года он превысил 150 мА, и финансирование NSF было восстановлено. [10]

Закрытие [ править ]

Финансирование Национального научного фонда остановлен в 2011 году [ править ] Университет штата Висконсина дал SRC $ 2000000, чтобы сохранить действующий объект до июня 2013 года, в то время как новое финансирование было запрошено. Самые большие бюджетные сокращения были связаны с образованием, информационно-пропагандистской деятельностью и поддержкой внешних пользователей. К январю 2012 года из-за пенсий и увольнений предприятие потеряло около трети своего персонала. [11] В феврале 2014 года директор учреждения объявил о закрытии центра. [12] Последний спуск балки был завершен 7 марта 2014 года, после чего начался процесс демонтажа и утилизации оборудования. [13]

Проект истории SRC [ править ]

В рамках проекта, завершенного в 2011 году, были собраны устные истории и исторические документы, связанные с SRC. Они были депонированы в архиве Университета Висконсин-Мэдисон, а оцифрованные копии некоторых материалов доступны в Интернете. [14]

Премия GJ Lapeyre [ править ]

В 1973 году хранилище, в котором хранился Тантал, расширялось, и во время пикника на объекте разразился ливень, который вызвал затопление хранилища. Джерри Лапейр из государственного университета Монтаны использовал трактор лаборатории для строительства земляных работ, чтобы отвести воду. Его усилия привели тогдашнего директора Роу к созданию ежегодной премии имени Дж. Дж. Лапейра, которая вручается «тем, кто встретил и преодолел величайшее препятствие в своем исследовании». У трофея было восьмиугольное основание, изображающее Тантал, с банкой пива из лабораторного пикника, предшествовавшего наводнению, увенчанную бетонной «каплей дождя». [15]

Техническое описание [ править ]

Beamlines [ править ]

ИмяПорт назначен [16]ИсточникДиапазон энергий (эВ, если не указано иное)использование
10м TGM123210–800
4 мес. НИМ0814–62
6м ТГМ0428–200
Эймс-Монтана ЭРГ-Сея0535–1 000
DCM0931 500–4 000
ГЕРМОН03362–1 400
Инфракрасный031Гибочный магнит650–8000 см -1Инфракрасная спектромикроскопия
IRENI02Гибочный магнит850–5 500 см -1 [17]Инфракрасная спектромикроскопия
Марк V кузнечик04332–900
Нанотехнология ES-1 Resist Exposure0321 000–4 000
Нанотех ES-2 High Flux1121 000–2 400
Нанотех ЭС-5 СУСС 200 / 2М1211000-2200
Нанотехнологии SAL MOD 41131 000–2 400
Ондулятор PGM на U30718–245 (отделение A)
8–180 (отделение B)
Нержавеющая сталь Seya0515–35
Линия луча U11 Nanotech EUV11160–100
U2 VLS-PGM04170–2 000
U2 Уодсворт0417,8–40
U9 VLS-PGM09111,9–270
Ондулятор 4м НИМ на У10115,9–40
белый свет0611–1 400

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Вилле, К. (1991). «Источники синхротронного излучения». Отчеты о достижениях физики . 54 (8): 1005–1068. Bibcode : 1991RPPh ... 54.1005W . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 54/8/001 .
  2. ^ Б с д е е Lynch, DW (1997). «Тантал, специальный источник синхротронного излучения на 240 МэВ, 1968–1986» . Журнал синхротронного излучения . 4 (6): 334–343. DOI : 10.1107 / S0909049597011758 . PMID 16699248 . 
  3. ^ " Источник синхротронного излучения " Тантал " . Проверено 4 августа 2012 .
  4. ^ "Начало под Одиноким холмом" . Проверено 1 августа 2012 .
  5. ^ Sinha, Сунил K .; Глайд, Генри; Брайбер, Роберт; Таката, Масаки (2010). «Доступ к основным международным объектам». Новости синхротронного излучения . 23 (2): 33–38. DOI : 10.1080 / 08940881003702064 .
  6. Перейти ↑ Margaritondo, Giorgio (2008). «Эволюция специального синхротронного источника света» . Физика сегодня . 61 (5): 37–43. Bibcode : 2008PhT .... 61e..37M . DOI : 10.1063 / 1.2930734 .
  7. ^ «Предложение Национальному научному фонду о расширении Центра синхротронного излучения Университета Висконсин-Мэдисон» . Декабрь 1976 . Проверено 4 августа 2012 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  8. ^ Роу, Эднор М. (1980). "Накопитель электронов Аладдина". Летопись Нью-Йоркской академии наук . 342 (1 Ultrasoft X – R): 334–343. Bibcode : 1980NYASA.342 ... 35R . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1980.tb47205.x .
  9. ^ Робинсон, Артур Л. (1985). "NSF отключает источник синхротрона в Висконсине". Наука . 228 (4706): 1410. Bibcode : 1985Sci ... 228.1410R . DOI : 10.1126 / science.228.4706.1410 . PMID 17814477 . 
  10. ^ Гудвин, Ирвин (1986). «Для синхротронного кольца Висконсина светлое будущее». Физика сегодня . 39 (7): 49. Bibcode : 1986PhT .... 39g..49G . DOI : 10.1063 / 1.2815077 .
  11. Рианна Зифф, Дебора (23 января 2012 г.). «Догоняя: работа продолжается, несмотря на сокращение финансирования Центра синхротронного излучения» . Журнал штата Висконсин . Проверено 6 августа 2012 года .
  12. ^ Бизоньяно, Джо. «Статус SRC: важное сообщение от нашего директора» . Архивировано из оригинального 29 декабря 1996 года . Проверено 21 февраля 2014 года .
  13. ^ Бизоньяно, Джо. «Утилизация оставшегося оборудования SRC» . Архивировано из оригинального 29 декабря 1996 года . Проверено 10 марта 2014 года .
  14. ^ "История НИЦ" . Проверено 1 августа 2012 года .
  15. ^ Lapeyre, Джеральд Дж. (1994). «Развитие фотоэмиссии синхротронного излучения от фотоионизации до электронной голографии». Ядерные приборы и методы . 347 (1–3): 17–30. Bibcode : 1994NIMPA.347 ... 17L . DOI : 10.1016 / 0168-9002 (94) 91848-1 .
  16. ^ «Характеристики линии луча» . Проверено 30 июля 2012 .
  17. ^ «Порт 02 - Mid ‐ IR FPA Imaging (IRENI)» (PDF) . Июнь 2012 . Проверено 10 августа 2012 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный сайт
  • Цифровой архив проекта истории SRC