logo

Synchrotron MAX IV

W dniach 7.02 - 21.02 2016 roku Jerzy Kubacki z Instytutu Fizyki im. Augusta Chełkowskiego brał udział w demontażu linii synchrotronowej I1011 w laboratorium MaxLab w Lund w Szwecji, która została w całości przetransportowana do Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS w Krakowie. Wyposażenie linii  obejmuje dwie stacje pomiarowe: wektorowy wielokierunkowy magnes, który umożliwia przeprowadzenie badań w zakresie zjawiska magnetycznego dichroizmu kołowego XMCD, oraz komory preparacyjnej, do której można podpinać układy do naparowywania i trawienia jonowego próbek oraz analizy powierzchni otrzymanych warstw metodą dyfrakcji elektronów LEED. Źródłem promieniowania elektromagnetycznego jest eliptyczny undulator emitujący fotony o zmiennej polaryzacji, z zakresu energii 200-2000 eV. W pracach na terenie laboratorium MaxLab oprócz członków zespołu SOLARIS brali udział przedstawiciele kilku innych polskich ośrodków naukowych reprezentujących IF PAN w Warszawie, IF PAN w Poznaniu, AGH w Krakowie oraz chorzowskie centrum SMCEBI. Uczestnicy prac mieli okazję zwiedzić teren nowego synchrotronu MAX IV, którego uroczysta inauguracja zaplanowana została na czerwiec tego roku. Zapraszamy do zapoznania się z informacjami na temat tego synchrotronu oraz krótkiej relacji z wycieczki w galerii zdjęć.

Projekt  MAX IV jest wynikiem prawie 30 letnich doświadczeń fizyków pracujących w laboratorium MaxLab na Uniwersytecie Lund w Szwecji przy projektowaniu, wytwarzaniu i wykorzystywaniu promieniowania synchrotronowego. Nowe źródło promieniowania synchrotronowego jest zlokalizowane w miejscowości Lund w południowo-zachodniej Szwecji, w pobliżu miasta portowego Malmo. Nowy synchrotron MAX IV składa się z dwóch pierścieni akumulujących (ang. storage ring) o energii 3 GeV oraz 1.5 GeV.

Strumień elektronów jest wytwarzany w dziale elektronowym (ang. electron gun) w procesie termoemisji. Elektrony są przyspieszane we wnękach rezonansowych w układzie akceleratora liniowego (ang. linac) do maksymalnej energii 3400 MeV, a następnie „wstrzykiwane” z linii transferowej (ang. transfer line) do pierścieni akumulujących w postaci femtosekundowych impulsów. Elektrony będą krążyły wewnątrz metalicznych rur w warunkach ultrawysokiej próżni rzędu 2*10-10 mbar.

Metaliczne rury pokryte są od środka cienką warstwą powłoki NEG (ang. Non evaporable getters), która wiąże molekuły gazów resztkowych obecnych w ultrawysokiej próżni (ang. residual gases). Proces wiązania uzyskuje się poprzez zastosowanie materiałów, które łatwo tworzą stabilne związki z gazami. Wykorzystanie tego rodzaju pomp sorpcyjnych nie wymaga użycia dodatkowego zasilania (element pasywny), co przy dużych rozmiarach synchrotronu znacznie redukuje zużycie energii.

Duży pierścień akumulujący 3 GeV zawiera 20 prostych odcinków o długości 5 metrów. Pomiędzy nimi znajduje się 19 magnesów zakrzywiających i ogniskujących tor ruchu elektronów. Do uzyskania promieniowania elektromagnetycznego będą wykorzystane dwa rodzaje urządzeń wstawkowych: ondulatory i wigglery (ang. undulator, wiggler).

Ondulator płaski jest układem par magnesów zwróconych do siebie przeciwnymi biegunami i ułożonymi okresowo i symetrycznie wokół osi podłużnej. Naprzemiennie złożenie wielu obszarów, w których panują jednorodne pola indukcji magnetycznej o równoległych kierunkach ale o przeciwnych zwrotach prowadzi do powstania pola okresowo zmiennego w przestrzeni. Tak ukształtowane pole wielokrotnie zakrzywia tor ruchu elektronów na przemian w przeciwnych kierunkach. W wyniku tego proces emisji promieniowania powtarza się wielokrotnie w kolejnych okresach.

Planowane jest początkowo wybudowanie 14 linii eksperymentalnych, które uzyskały finansowanie: dziewięciu stacji końcowych na pierścieniu 3 GeV oraz pięciu na pierścieniu 1.5 GeV. Właściwy synchrotron (ang. booster synchrotron) zawierać będzie następujące linie eksperymentalne.

Otwarcie synchrotronu planowane jest w czerwcu 2016. Natomiast ostateczne zakończenie budowy linii badawczych planowane jest na rok 2026, wówczas synchrotron będzie posiadał 31 stacji końcowych umożliwiających przeprowadzenie badań naukowych z różnych dziedzin.

Dane źródłowe:
[1] Revised design of the MAX IV facility
[2] Promieniowanie synchrotronowe w spektroskopii i badaniach strukturalnych. Wybrane zagadnienia pod redakcją B.J. Kowalskiego, W. Paszkowicza i E.A. Görlicha, biuletyn PTPS, wrzesień 2011

footer