Рентгеновский лазер на свободных электронах охладили до 2 кельвинов

24.01.2017

Рентгеновский лазер на свободных электронах охладили до 2 кельвинов

Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах охладили до 2 К (-271°С)

В Германии завершен один из этапов ввода в эксплуатацию линейного ускорителя крупнейшего научного проекта European XFEL (European Х-ray Free Electron Laser). Более чем 1,5-километровый линейный ускоритель XFEL охладили до температуры 2 кельвина. Об этом сообщается на сайте проекта.

Многие элементы криогенного и другого научного оборудования новой мега-установки были разработаны и изготовлены в Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), а затем смонтированы специалистами института на площадках исследовательского центра DESY. Эти работы продолжались почти 10 лет, а их стоимость превысила 20 миллионов евро. Ожидается, что первые эксперименты пользователей начнутся уже осенью 2017 года.

Вклад ИЯФ СО РАН в проект XFEL включает разработку и поставку криогенных и вакуумных систем. В криогенные системы входит оборудование стендов для проверки сверхпроводящих модулей, распределительное устройство линейного ускорителя и криогенное оборудование инжекторного комплекса European XFEL.

Сверхпроводящие модули предназначены для ускорения электронов. Внутри каждого модуля находится 8 резонаторов, проходя через которые пучок ускоряется высокочастотным электромагнитным полем. Резонаторы работают при температуре 2 кельвина (-271,15°С), поэтому для получения этого режима используется переохлажденный жидкий гелий при давлении около 30 миллибар. Сверхпроводящие модули производились в нескольких странах Европы, собирались во Франции и поставлялись в DESY. ИЯФ разработал и изготовил три криогенных стенда для их испытаний перед установкой. В течение трех лет на стенде было проведено более 120 испытаний, 96 сверхпроводящих модулей установлены в туннель XFEL.

Дальнейшим шагом ввода в эксплуатацию этого проекта будет начало работ линейного ускорителя XFEL с электронным пучком. Ожидается, что первые две пользовательские станции XFEL будут запущены в 2017 году, одна из них будет называться «Фемтосекундные рентгеновские эксперименты». «Она будет использоваться для изучения ультрабыстрых процессов в химии и биохимии и позволит ученым увидеть промежуточные этапы химических реакций. Эта станция может также неофициально называться «молекулярное кино», так как будет «снимать» реакции, происходящие на временных масштабах, приближающихся к фемтосекунде», — отметил пресс-атташе XFEL Джозеф Пиргросси.

Второй пользовательский центр будет иметь название «Станция для исследования отдельных кластеров и биомолекул и параллельной фемтосекундной кристаллографии». Она предназначена для анализа мельчайших структур, таких как вирусы и макромолекулы, на атомном уровне, в том числе в структурной биологии.