C его помощью можно снять кино о жизни молекул и атомов в реальном времени

 

Учёные получили самый мощный в мире рентгеновский лазер — установку LCLS-II на базе американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC (в Стенфорде, см.). Длившаяся около десяти лет модернизация лазера LCLS тысячекратно умножила его мощность и возможности. Частота вспышек выросла до одного миллиона раз в секунду. Это означает, что учёные в реальном времени смогут снимать «фильмы» о поведении молекул и атомов в материалах, что позволит открывать секреты мироздания.

 

Установка LCLS, или первый в мире рентгеновский лазер на свободных электронах, начал работать в SLAC в 2009 году и обладал частотой до 120 рентгеновских импульсов в секунду. Установка представляла собой медный волновод, находящийся в обычных комнатных условиях. Короткие и относительно мощные рентгеновские импульсы, получаемые как вторичные после разгона электронов, бомбардируют исследуемый образец и дают картину его молекулярного и атомарного устройства. Чем выше энергия импульсов и их частота, тем точнее картина, вплоть до съёмки поведения молекул и атомов в реальном времени.  

   Новая установка получила криогенные ускорители электронов. Впрочем, старая   установка с медной трубой также сохранена и будет принимать участие в новых   экспериментах наряду с новой. Это позволит получать данные в расширенном   диапазоне энергий, что обеспечит более полный набор данных для опытов. Однако   разница между ними колоссальная: частота лазерных импульсов у новой установки в   8000 раз выше, чем у старой. Это обеспечит слежение за очень и очень быстрыми   процессами в материалах и химических реакциях. Это особенно важно для   квантовых исследований, которые обычно контр-интуитивны, или непредсказуемы.

 

   Учёные давно ждали этот инструмент и сейчас выстроились в очередь для   проведения на LCLS-II научных работ, которые стартуют в ближайшие недели.   Установка востребована в материаловедении, в квантовых науках, в биохимии, в   фармакологии, в геологии и в массе других областей, где детальное знание   происходящих химических процессов и строения веществ играет первостепенную роль. Научный мир на пороге новой эры в открытиях, и это не пустые слова.

 

   В России, кстати, для аналогичных исследований строится комплекс ЦКП «СКИФ»,  и ряд установок поменьше.

 

Опубликовано: 3Dnews - 19.09.2023

 

Справка публикатора: Центр коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов"- источник синхротронного излучения (СИ) поколения "4+" и энергией 3 ГэВ создается в рамках национального проекта "Наука и университеты". Позволит изучать материю на атомарном уровне и получать новые фундаментальные знания в области биологии, химии, медицины и других областях науки. На момент запуска яркость излучения синхротрона СКИФ будет рекордной в мире. Завершение строительно-монтажных и пусконаладочных работ запланировано на декабрь 2024. 

Подборку публикаций о ходе работ по ЦКП "СКИФ" см. здесь. 

Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН (КТИ НП СО РАН) спроектировал, произвел и протестировал фронтенды для трех из шести станций первой очереди Центра коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" (ЦКП "СКИФ"). Аналогичные комплексы оборудования для остальных станций будут готовы этой весной.

/Площадка строительства центра - декабрь 2023/

Фронтенд — это комплекс оборудования для вывода синхротронного излучения из основного накопителя на экспериментальную станцию. Фронтенд формирует пучок синхротронного излучения и во многом отвечает за его качество, от которого в итоге зависят проводимые на станциях исследования. В рамках первой очереди ЦКП "СКИФ" запланировано создание 6 экспериментальных станций, для всех них фронтенды проектирует и изготавливает КТИ НП СО РАН по контракту с Институтом ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (единственный исполнитель комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке технологически сложного оборудования ускорительного комплекса ЦКП "СКИФ").

 

В рамках проекта по изготовлению фронтендов КТИ НП СО РАН спроектировал, произвел, закупил необходимые комплектующие, а также разработал автоматизированную систему управления (АСУ) и программное обеспечение.

"Для того, чтобы выполнить этот и другие проекты для ЦКП "СКИФ" мы модернизировали собственное производство: на сумму порядка 45 млн рублей обновили парк станков и провели цифровизацию — внедрили системы хранения данных, автоматизировали рабочие места. Также мы постепенно расширяем штат сотрудников; возобновили использование утраченных технологий на производстве и усилили входной контроль качества материалов и комплектующих. Так, теперь мы активно используем вакуумные технологии — обезгаживание и вакуумную пайку, а также в обязательном порядке проводим химический анализ металлов, используемых в производстве", — рассказал и. о. директора КТИ НП СО РАН Станислав Шакиров.

 

В рамках создания ЦКП "СКИФ" КТИ НП СО РАН также выступает в роли интегратора экспериментальной станции "Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне" и участвует в создании отдельных позиций оборудования еще для трех экспериментальных станций.

"Одним из вызовов для исполнения контрактов стала необходимость импортозамещения многих позиций оборудования. Например, эскизные проекты фронтендов готовились в конце 2021 года, тогда доля иностранных комплектующих составляла порядка 50%. После введения санкционных ограничений мы стали активно развивать собственное производство и искали российских поставщиков. Теперь вакуумные насосы для нас делают два новосибирских предприятия — "Катод" и "Призма", быстрые шиберы или по-другому затворы для сохранения вакуума во фронтендах — еще одна новосибирская компания "Эпос Инжиниринг", синтетические алмазы — Институт геологии и минералогии СО РАН и предприятие из Троицка, и таких примеров еще очень много", — отметил помощник директора КТИ НП СО РАН по научно-техническим проектам Петр Завьялов.

 

В ближайшие дни готовые фронтенды будут разобраны и упакованы для хранения. Специалисты КТИ НП СО РАН приступят к сборке и испытаниям еще трех фронтендов для остальных экспериментальных станций ЦКП "СКИФ". Согласно планам, монтаж оборудования в готовом здании основного накопителя, в том числе фронтендов, начнется уже в июле 2024 года.

"Помимо основного назначения — создания инфраструктуры для проведения уникальных экспериментов с синхротронным излучением — ЦКП "СКИФ" стал своеобразным катализатором, инициирующим и укоряющим появление и развитие передовых наукоемких технологий в организациях, причастных к его реализации. КТИ НП никогда раньше не создавал фронтенды для источников СИ, однако наши коллеги уверенно взялись за предложенную задачу, и сейчас мы имеем новую отечественную разработку, выполненную на очень высоком уровне. Учитывая, что впереди ещё предстоит создание новых источников СИ в Протвино, на острове Русский, в Москве в Курчатовском Институте, нет сомнения, что опыт и компетенции, приобретенные КТИ НП, будут востребованы", — прокомментировал директор ЦКП "СКИФ" Евгений Левичев.

 

По материалам ЦКП  от  17.01.2024

Фото Ивана Кусанова и Александры Малыгиной

Первый бетон под стартовую часть комплекса

 

 

Инжектор – один из важнейших элементов комплекса ЦКП «СКИФ». Именно здесь находится линейный ускоритель и бустерный синхротрон (малое кольцо) фотонного ускорителя. Параллельно со строительством зданий и помещений комплекса изготавливают необходимое технологическое оборудование.

Так, в начале июня специалисты Института ядерной физики СО РАН собрали линейный ускоритель и приступили к его испытаниям. Все компоненты установки полностью выполнены российскими компаниями.

 

«Сибирской кольцевой источник фотонов – объект знаковый для нашей страны. Вопрос технологического суверенитета – это вопрос будущего России. Новые технологии, новые материалы, инструменты для науки и экономики, новые возможности – вот что такое ЦКП «СКИФ». Правительство Новосибирской области и, в том числе, губернатор региона Андрей Травников делают всё возможное для того, чтобы строительство объекта шло по графику и установка класса «мегасайенс» была передана исследователям в установленные сроки», – отметила заместитель губернатора Новосибирской области Ирина Мануйлова.

 

Напомним, СКИФ строят в новосибирском наукограде Кольцово. Создаётся он для развития современной отечественной сети источников синхротронного излучения нового поколения в России. Уникальные характеристики нового синхротрона позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Также СКИФ поможет решить актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий.

 

Опубликовано: 1906.2023

 

На стройплощадке СКИФа начали бетонировать здание основного накопителя

Генподрядчик  строительства «Титан‑2» начал бетонирование фундамента здания основного накопителя центра коллективного пользования «СКИФ».

 

Основной накопитель - самый большой объект Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФа), который строится в наукограде Кольцове под Новосибирском. Внешний диаметр здания накопителя - почти 240 м. В нем со скоростью света будет летать электронный пучок и, попадая в поле магнитов, генерировать синхротронное излучение. Там же расположат экспериментальные станции, куда по специальным каналам будет доставляться пучок синхротронного излучения для научных исследований.

Фундамент здания разделен на 56 сегментов, они поочередно заполняются бетоном. Общий объем фундаментной плиты — 42,5 тыс. м³.

 

Параллельно на площадке будущего центра идет строительство еще 33 зданий и сооружений. Продолжается армирование и бетонирование фундаментной плиты здания инжектора. Завершается строительство остовов корпусов инженерного обеспечения, стендов и испытаний, началось формирование их теплового контура. В работах заняты 660 строителей и 130 студентов из стройотрядов.

 

СПРАВКА

СКИФ — ​источник синхротронного излучения поколения IV+ с энергией 3 ГэВ. Сооружается в Новосибирской области в рамках нацпроекта «Наука и университеты». Уникальные характеристики синхротрона позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — ​химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, археологии. Госзаказчик проекта — ​Институт катализа им. Борескова СО РАН.

 

По: «Страна Росатом»