Národní synchrotronový světelný zdroj II - National Synchrotron Light Source II

NSLS-II
NSLS-II Aerial.jpg
Letecký pohled na National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) v Brookhaven National Laboratory
Obecná informace
TypNástroj pro výzkum a vývoj
Město nebo městoUpton, New York
ZeměSpojené státy
Souřadnice40 ° 51'55,38 ″ severní šířky 72 ° 52'19,71 ″ Z / 40,8653833 ° N 72,8721417 ° W / 40.8653833; -72.8721417
Stavba začala2009
Dokončeno2015[1]
Náklady912 000 000 USD
MajitelMinisterstvo energetiky Spojených států
Technické údaje
Podlahová plocha400 000 čtverečních stop (37 000 m2) [2]
Design a konstrukce
Architektonická firmaHDR, Inc.
Hlavní dodavatelTorcon, Inc. [3]
webová stránka
BNL: National Synchrotron Light Source II (NSLS-II)

The Národní synchrotronový světelný zdroj II (NSLS-II) při Brookhaven National Laboratory (BNL) v Upton, New York je národní zařízení pro výzkum uživatelů financované primárně z Americké ministerstvo energetiky Úřad pro vědu (DOE). NSLS-II je jedním z nejpokročilejších na světě synchrotronové světelné zdroje, navržený k produkci rentgenových paprsků 10 000krát jasnějších než původní světelný zdroj BNL, the Národní synchrotronový světelný zdroj (NSLS). NSLS-II podporuje základní a aplikovaný výzkum v energetická bezpečnost, pokročilá syntéza a výroba materiálů, životní prostředí a lidské zdraví.

NSLS-II je nejmodernější elektronový akumulační prstenec se střední energií (3 miliardy elektronvoltů). Zařízení umožňuje studium materiálových vlastností a funkcí s rozlišením v nanoměřítku a vynikající citlivostí tím, že poskytuje špičkové možnosti pro rentgenové zobrazování a energetickou analýzu s vysokým rozlišením. Zařízení je otevřeno výzkumným pracovníkům z akademické obce a průmyslu.

NSLS-II podporuje hlavní pokroky v nových energetických technologiích, jako jsou palivové články na bázi nanokatalyzátorů, ekonomické využití solární energie, vysokoteplotní supravodiče ve vysoké kapacitě a vysoké spolehlivosti elektrické sítě a pokročilé systémy elektrického skladování pro přepravu a využití přerušované obnovitelné energie Zdroje.[4]

Exteriér zařízení National Synchrotron Light Source II, pořízený 22. července 2012 během veřejné prohlídky Brookhaven National Laboratory „Summer Sunday“.

Uživatelé a partneři

Uživatelé

V roce 2017 sloužila NSLS-II více než 1 000 výzkumných pracovníků („uživatelů“) z akademických, průmyslových a vládních laboratoří po celém světě. Kterýkoli kvalifikovaný výzkumný pracovník může předložit recenzovaný návrh na použití NSLS-II.

Partneři

NSLS-II spolupracuje s veřejnými a soukromými institucemi na financování výstavby a provozu některých jejích paprsků. Mezi její partnerství patří BNL Centrum funkčních nanomateriálů a Národní institut pro standardy a technologie, mezi mnoha jinými. NSLS-II je vždy otevřený pro nová partnerství.

Paprskové čáry

NSLS-II má v současné době 22 paprsků (experimentálních stanic) otevřených pro uživatelské operace.[5] Po dokončení zařízení bude mít NSLS-II v provozu nejméně 58 paprsků.

Paprsky paprsků na NSLS-II jsou seskupeny do šesti programů: tvrdá rentgenová spektroskopie, zobrazování a mikroskopie, strukturní biologie, měkký rentgenový rozptyl a spektroskopie, komplexní rozptyl a difrakce a rozptyl in situ. Tyto programy seskupují paprskové linie, které nabízejí podobné typy výzkumných technik pro studium chování a struktury hmoty.

Tvrdá rentgenová spektroskopie

  • 6-BM: Měření materiálů (BMM)
  • 7-ID-1: Spectroscopy Soft and Tender (SST-1) (ve výstavbě)
  • 7-ID-2: Spectroscopy Soft and Tender (SST-2) (ve výstavbě)
  • 7-BM: Rychlá rentgenová absorpce a rozptyl (QAS)
  • 8-ID: Spektroskopie vnitřní skořepiny (ISS)
  • 8-BM: Tender Energy X-ray Absorption Spectroscopy (TES)

Zobrazování a mikroskopie

  • 3-ID: Hard X-ray Nanoprobe (HXN)
  • 4-BM: X-ray Fluorescence Microprobe (XFM)
  • 5-ID: Submicron Resolution X-ray Spectroscopy (SRX)
  • 18-ID: Full-Field X-ray Imaging (FXI) (ve výstavbě)

Strukturní biologie

  • 16-ID: Rentgenový rozptyl vědy o životě (LIX)
  • 17-ID-1: Vysoce automatizovaná makromolekulární krystalografie Beamline (AMX)
  • 17-ID-2: Frontier Microfocusing Macromolecular Crystallography (FMX)
  • 17-BM: Rentgenová stopa pro strukturní studie biologických makromolekul (XFP)
  • 19-ID: Biological Microdiffraction Facility (NYX)

Měkký rentgenový rozptyl a spektroskopie

  • 2-ID: Soft Neelastický rentgenový rozptyl (SIX)
  • 21-ID: elektronová spektro-mikroskopie (ESM)
  • 22-IR-1: Frontier Synchrotron Infrared Spectroscopy (FIS) (ve výstavbě)
  • 22-IR-2: Magnetospectroscopy, Ellipsomentry and Time-Resolution Optical Spectroscopies (MET) (ve výstavbě)
  • 23-ID-1: Koherentní měkký rentgenový rozptyl (CSX-1)
  • 23-ID-2: Měkká rentgenová spektroskopie a polarizace (CSX-2)

Složitý rozptyl

  • 10-ID: Neelastický rentgenový rozptyl (IXS)
  • 11-ID: Koherentní tvrdý rentgenový rozptyl (CHX)
  • 11-BM: Complex Materials Scattering (CMS)
  • 12-ID: Soft Matter Interfaces (SMI)

Difrakce a rozptyl na místě

  • 4-ID: Integrované in-situ a rezonanční tvrdé rentgenové studie (ISR)
  • 27-ID: High Energy X-ray Diffraction (HEX) (ve výstavbě)
  • 28-ID-1: Total Scattering Beamline (PDF) (ve výstavbě)
  • 28-ID-2: rentgenová prášková difrakce (XPD)

Parametry úložného kruhu

NSLS-II je elektronový akumulační prstenec se střední energií (3,0 GeV), navržený k doručování fotonů s vysokým průměrným spektrálním spektrem jas přesahující 1021 ph / s v energetickém rozsahu 2 - 10 keV a a tok hustota přesahující 1015 ph / s ve všech spektrálních rozsazích. Tento výkon vyžaduje, aby úložný prstenec podporoval velmi vysokonapěťový elektronový paprsek (až 500 mA) s velmi malým horizontálním (až 0,5 nm-rad) a vertikálním (8 pm-rad) emise. Elektronový paprsek je stabilní ve své poloze (<10% své velikosti), úhlu (<10% své divergence), rozměrech (<10%) a intenzitě (odchylka ± 0,5%).

Úložná prstencová mřížka

Úložná prstencová mřížka NSLS-II se skládá z 30 buněk achromatů s dvojitým ohybem (DBA), které pojmou alespoň 58 paprsků pro experimenty uživatelů, rozdělené podle typu zdroje následujícím způsobem:

  • 15 low-beta ID rovnic pro undulatory nebo supravodivé wigglery
  • 12 high-beta ID rovnic buď pro undulatory, nebo pro tlumení wigglerů
  • 31 portů BM poskytujících širokopásmové zdroje pokrývající IR, VUV a měkké rentgenové rozsahy. Kterýkoli z těchto portů lze alternativně nahradit portem 3PW pokrývajícím rozsah rentgenových paprsků.
  • 4 porty BM na dipólech s velkou mezerou (90 mm) pro velmi vzdálené IR

Zdroje záření

V návaznosti na tradici zavedenou NSLS se zdroje záření NSLS-II rozprostírají ve velmi širokém spektrálním rozsahu, od vzdálené infračervené oblasti (až do 0,1 eV) až po oblast velmi tvrdého rentgenového záření (> 300 keV). Toho je dosaženo kombinací ohýbacích magnetů, třípólových krouticích momentů a zdrojů vkládacího zařízení (ID).[6]

Dějiny

Stavba NSLS-II byla zahájena v roce 2009 a byla dokončena včas a podle rozpočtu v roce 2014. NSLS-II spatřila první světlo v říjnu 2014. Stavba zařízení stála 912 000 000 USD a projekt získal Cenu sekretariátu DOE za vynikající výsledky. Společnost Torcon Inc. se sídlem v New Jersey byla generálním dodavatelem vybraným DOE pro tento projekt.[7]

Reference

  1. ^ „Národní synchrotronový světelný zdroj II slaví dva roky provozu uživatelů“. hpcwire.com. Citováno 6. září 2017.
  2. ^ „První beton nalitý pro prstencovou budovu NSLS-II“. bnl.gov. Citováno 28. března 2011.
  3. ^ „Smlouva NSLS-II bude pro Long Island znamenat stovky pracovních míst“. bnl.gov. Citováno 28. března 2011.
  4. ^ "BNL Photon Sciences | O NSLS-II". www.bnl.gov. Citováno 2017-11-21.
  5. ^ "BNL | Photon Sciences | Beamline Directory". www.bnl.gov. Citováno 2017-11-21.
  6. ^ "BNL | Parametry akcelerátoru NSLS-II". www.bnl.gov. Citováno 2017-11-21.
  7. ^ "Brookhaven National Laboratories | Construction bim | Torcon". www.torcon.com.

externí odkazy

Souřadnice: 40 ° 51'55,38 ″ severní šířky 72 ° 52'19,71 ″ Z / 40,8653833 ° N 72,8721417 ° W / 40.8653833; -72.8721417 (NSLS-II)