Pokročilý světelný zdroj - Advanced Light Source
Advanced Light Source (ALS) je výzkumným ústavem v Lawrence Berkeley National Laboratory v Berkeley , Kalifornie . ALS, jeden z nejjasnějších zdrojů ultrafialového a měkkého rentgenového záření na světě, je prvním synchrotronovým světelným zdrojem „třetí generace“ ve svém energetickém rozsahu a poskytuje několik extrémně jasných zdrojů intenzivního a koherentního světla krátké vlnové délky pro použití ve vědeckých experimenty výzkumníků z celého světa. Je financován z amerického ministerstva energetiky (DOE) a provozován Kalifornskou univerzitou . V červnu 2018 se ředitelem ALS stal Stephen Kevan .
Uživatelé
ALS každoročně obsluhuje přibližně 2 000 výzkumných pracovníků („uživatelů“) z akademických, průmyslových a vládních laboratoří po celém světě. Experimenty na ALS se provádějí na téměř 40 paprskových linkách, které mohou pracovat současně po dobu 5 000 hodin ročně, což má za následek téměř 1 000 vědeckých publikací ročně v nejrůznějších oborech. Každý kvalifikovaný výzkumný pracovník může navrhnout použití linie paprsků ALS. Peer review se používá k výběru mezi nejdůležitějšími návrhy obdrženými od výzkumníků, kteří žádají o čas paprsku na ALS. Pokud je uživatelský výzkum nechráněný (za předpokladu, že uživatel plánuje zveřejnit výsledky v otevřené literatuře), za čas paprsku se neúčtují žádné poplatky. Asi 16% uživatelů pochází ze zemí mimo USA.
Jak to funguje
Elektronové svazky cestující rychlostí světla jsou pomocí magnetů v úložném prstenci ALS tlačeny do téměř kruhové dráhy. Mezi těmito magnety jsou přímé úseky, kde jsou elektrony tlačeny do slalomové dráhy desítkami magnetů se střídavou polaritou v zařízeních zvaných „undulators“. Pod vlivem těchto magnetů emitují elektrony paprsky elektromagnetického záření z infračerveného záření přes viditelné, ultrafialové a rentgenové režimy. Výsledné paprsky, kolimované ve směru dráhy elektronů, svítí dolů paprskové linie k nástrojům na koncových stanicích experimentu.
Výzkumné oblasti
Měkké rentgenové světlo s nízkou energií je specialitou ALS, vyplňuje důležitý výklenek a doplňuje další zařízení světelného zdroje DOE. Rentgenové paprsky s vyšší energií jsou k dispozici také z míst, kde supravodivé magnety vytvářejí „superbendy“ v dráze elektronů. Měkké rentgenové paprsky se používají k charakterizaci elektronické struktury hmoty ak odhalení mikroskopických struktur s elementární a chemickou specificitou. Tyto schopnosti využívá výzkum v oblasti materiálových věd, biologie, chemie, fyziky a přírodních věd.
Probíhající výzkumná témata a techniky
- Sondování elektronické struktury hmoty
- Testování optiky a fotorezistů pro fotolitografii nové generace
- Porozumění magnetickým materiálům
- 3D biologické zobrazování
- Krystalografie proteinů
- Ozonová fotochemie
- Rentgenová mikroskopie buněk
- Dynamika chemických reakcí
- Atomová a molekulární fyzika
- Extrémní ultrafialová litografie
- Synchrotronová infračervená nano-spektroskopie (SINS)
Vědecké a technologické inovace a pokrok
- Lithium-iontové baterie s delší výdrží pro elektrická vozidla a mobilní elektroniku
- Nanoměřítkové magnetické zobrazování pro kompaktní ukládání dat
- Plastové solární články, které jsou flexibilní a snadno se vyrábějí
- Využití „ umělé fotosyntézy “ pro čistou, obnovitelnou energii
- Vyladění spalování pro čistší spalování paliv
- Účinnější chemické reakce pro palivové články , kontrolu znečištění nebo zdokonalení paliva
- Používání mikrobů k čištění toxinů v životním prostředí
- Levnější biopaliva z bohatých obnovitelných rostlin
- Řešení proteinových struktur pro racionální návrh léků
- Produkce stále menších tranzistorů pro výkonnější počítače
Dějiny
Když ALS poprvé navrhl na začátku 80. let bývalý ředitel LBNL David Shirley , skeptici pochybovali o použití synchrotronu optimalizovaného pro měkké rentgenové záření a ultrafialové světlo. Podle bývalého ředitele ALS Daniela Chemly „Vědecký případ pro zařízení pro měkké rentgenové záření třetí generace, jako je ALS, byl vždy zásadně zdravý. Přimět širší vědeckou komunitu k tomu, aby věřila, že jde o těžkou bitvu.“
Z rozpočtu Reaganovy administrativy na rok 1987 bylo na stavbu ALS přiděleno 1,5 milionu dolarů. Proces plánování a návrhu začal v roce 1987, půda byla přerušena v roce 1988 a stavba byla dokončena v roce 1993. Nová budova zahrnovala klenutou strukturu z 30. let, kterou navrhl Arthur Brown, Jr. (návrhář Coit Tower v San Francisku ), aby dům 184-palcový cyklotron EO Lawrencea , pokročilá verze jeho prvního cyklotronu, za který obdržel Nobelovu cenu za fyziku za rok 1939 .
ALS byl uveden do provozu v březnu 1993 a oficiální zasvěcení proběhlo ráno 22. října 1993.
Při hledání vynikající vědy vyvinula ALS strategický plán pro zajištění modernizace zařízení, které udrží ALS na hranicích vědy.
ALS-U
Nový projekt s názvem ALS-U pracuje na upgradu ALS. Nedávné objevy fyziky urychlovače nyní umožňují produkci vysoce zaostřených paprsků měkkého rentgenového světla, které jsou nejméně stokrát jasnější než paprsky stávající ALS.
Úložný kruh obdrží řadu nových upgradů a také nový akumulační kruh. Nový prsten bude používat výkonné, kompaktní magnety uspořádané do hustého kruhového pole zvaného mřížka multibend achromat (MBA). V kombinaci s dalšími vylepšeními komplexu urychlovače bude vylepšený stroj produkovat jasné a stabilní paprsky vysokoenergetického světla, aby zkoumal hmotu s nebývalými detaily.
Reference
externí odkazy
Souřadnice : 37 ° 52'33 "N 122 ° 14'55" W / 37,8757 ° N 122,2485 ° W
