Войти
| NSLS | |
|---|---|
 | |
| Общая информация | |
| Тип | Научно-исследовательский центр |
| Город или город | Аптон |
| Страна | США |
| Координаты | 40 ° 52′05 ″ с.ш. 72 ° 52′35 ″ з.д. / 40,86806 ° с.ш. 72,87639 ° з.д. / 40,86806 ; -72.87639 |
| Строительство начато | 1978 |
| Завершено | 1982 УФ-кольцо. 1984 Рентгеновское кольцо |
| Отремонтировано | 1986 |
| Стоимость | 160000000 долларов США |
| Владелец | Министерство энергетики |
| Веб-сайт | |
| Исходная веб-страница NSLS | |
Национальный синхротронный источник света (NSLS) на Брукхейвенская национальная лаборатория (BNL) в Аптоне, Нью-Йорк - это национальный исследовательский центр пользователей, финансируемый США. Министерство энергетики (DOE). Построенный с 1978 по 1984 год и официально закрытый 30 сентября 2014 года, NSLS считался синхротроном второго поколения.
Экспериментальный пол NSLS состоит из двух электронных накопительных колец: рентгеновского кольцо и кольцо VUV (вакуумного ультрафиолета), которые обеспечивают интенсивный сфокусированный свет, охватывающий весь электромагнитный спектр от инфракрасного до рентгеновского. Свойства этого света и специально разработанные экспериментальные станции, называемые лучи, позволяют ученым во многих областях исследований проводить эксперименты, которые иначе были бы невозможны в их собственных лабораториях.
28 сентября для NSLS были заложены основы. 1978 год. 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), добавив офисы, лаборатории и помещения для новых экспериментальное оборудование. После 32 лет производства синхротронного света последний сохраненный луч был сброшен в 16.00 EDT 30 сентября 2014 года, и NSLS был официально закрыт.
Во время создания NSLS два ученых, Ренат Часман и Джордж Кеннет Грин, изобрели особую периодическую структуру магнитных элементов (магнитную решетку ) для оптимального изгиба и фокусировки электронов. Конструкция получила название решетка Часмана – Грина и стала основой конструкции каждого синхротронного накопительного кольца. Накопители характеризуются количеством прямых участков и гнутых участков в своей конструкции. Изгибные участки производят больше света, чем прямые участки из-за изменения углового момента электронов. Часман и Грин учли это в своей конструкции, добавив вставные устройства, известные как вигглеры и ондуляторы, на прямых участках накопительного кольца. Эти вводящие устройства излучают самый яркий свет среди секций кольца, и, таким образом, лучи обычно строятся ниже по потоку от них.
A луч для синхротронного света в Брукхейвене. кольцо VUV в Национальном источнике синхротронного света было одним из первых источников света 2-го поколения работать в мире. Первоначально он был спроектирован в 1976 году и введен в эксплуатацию в 1983 году. Во время модернизации Фазы II в 1986 году к кольцу ВУФ были добавлены два вставных вигглера / ондулятора, обеспечивающие источник максимальной яркости в вакуумной ультрафиолетовой области до появления источников света 3-го поколения.
Рентгеновское кольцо в Национальном источнике синхротронного света было одним из первых накопительных колец, спроектированных как специальный источник синхротронного излучения. Окончательный проект решетки был завершен в 1978 году, а первый сохраненный пучок был получен в сентябре 1982 года. К 1985 году экспериментальная программа находилась в быстром развитии, и к концу 1990 года были введены в эксплуатацию пучки фазы II и вводные устройства.
Электроны генерируют синхротронное излучение, которое используется на конечных станциях пучков. Электроны сначала производятся с помощью триодной электронной пушки 100 КэВ. Эти электроны затем проходят через линейный ускоритель (линейный ускоритель), который доводит их до 120 МэВ. Затем электроны попадают в бустерное кольцо, где их энергия увеличивается до 750 МэВ, а затем вводятся либо в кольцо ВУФ, либо в кольцо рентгеновского излучения. В кольце ВУФ-излучения электроны увеличиваются до 825 МэВ, а электроны в рентгеновском кольце ускоряются до 2,8 ГэВ.
Попав в кольцо, ВУФ-излучение или рентгеновское излучение, электроны вращаются по орбите и теряют энергию. в результате изменения их углового момента, вызывающего выброс фотонов. Эти фотоны считаются белым светом, т.е. полихроматическими, и являются источником синхротронного излучения. Перед использованием в конечной станции канала луча свет коллимируется перед достижением монохроматора или ряда монохроматоров для получения единственной фиксированной длины волны.
Во время нормальной работы электроны в накопительных кольцах теряют энергию, и поэтому кольца необходимо повторно вводить каждые 12 (рентгеновское кольцо) и 4 (ВУФ-кольцо) часов. Разница во времени возникает из-за того, что ВУФ-свет имеет большую длину волны и, следовательно, более низкую 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, которым управляли с помощью микропроцессоров.
Ультрафиолетовое кольцо имеет 19 линий луча, 13 из которых находятся в рабочем состоянии. Рентгеновское кольцо имеет 58 каналов пучка, из которых 51 работает. Каналы луча эксплуатируются и финансируются различными способами. Однако, поскольку NSLS - это средство пользователя, любому ученому, который подает предложение, может быть предоставлено время луча после экспертной оценки. В NSLS есть два типа каналов передачи лучей: Facility Beamlines (FB), которых насчитывается 18, и каналов передачи данных группы участников исследования (PRT), которых в настоящее время всего 46. FB управляются персоналом NSLS и зарезервированы минимум на 50 процентов своего лучевого времени для пользователей, а лучи PRT резервируют 25% своего лучевого времени для пользователей.
Каждая линия рентгеновского излучения луча имеет оконечную станцию, называемую блоком. Это большие кожухи, изготовленные из материалов , защищающих от излучения, таких как сталь и свинцовое стекло, для защиты пользователей от ионизирующего излучения луча. На рентгеновском полу во многих экспериментах использовались такие методы, как дифракция рентгеновских лучей, порошковая дифракция с высоким разрешением (PXRD), XAFS, DAFS (аномальная тонкая структура дифракции рентгеновских лучей), WAXS и SAXS.
На кольце ВУФ конечными станциями обычно являются камеры сверхвысокого вакуума (сверхвысокий вакуум ). которые используются для проведения экспериментов с использованием XPS, UPS, LEEM и NEXAFS.
В некоторых каналах луча другие аналитические инструменты, используемые в сочетании с синхротронным излучением, такие как масс-спектрометр, мощный лазер или масс-спектрометр для газовой хроматографии. Эти методы помогают дополнить и лучше количественно оценить эксперименты, проводимые на конечной станции.
В 2003 году Родерик Маккиннон получил Нобелевскую премию по химии за расшифровку структуры нейронального ионного канала. Его работа частично велась в NSLS. В 2009 году Венкатраман Рамакришнан и Томас А. Стейтц и Ада Э. Йонат получили Нобелевскую премию по химии за изображение рибосомы. с атомным разрешением за счет использования рентгеновской кристаллографии на NSLS и других источниках синхротронного света.
Национальный источник синхротронного света обслуживает более 2200 пользователей из 41 штата США и 30 других стран каждый год. В 2009 году было опубликовано 658 журнальных публикаций и 764 публикации, включая журнальные публикации, книги, патенты, диссертации и отчеты.
В период с 2013 по 2015 год NSLS будет поэтапно вышла из строя после более чем 30 лет эксплуатации. Он будет заменен на NSLS-II, который должен быть в 10000 раз ярче.
Координаты : 40 ° 52′05 ″ N 72 ° 52 ′35 ″ Вт / 40,86806 ° N 72,87639 ° Вт / 40,86806; -72.87639 (NSLS)
