화요일, 10월 8, 2024

세계에서 가장 강력한 X선 레이저, 3,000배 더 강력해진다

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미국 SLAC 국립가속기연구소(SLAC National Accelerator Laboratory)에 위치한 세계에서 가장 강력한 X선 레이저인 Linac Coherent Light Source(LCLS)가 X선의 밝기를 3,000배 증가시키는 대대적인 업그레이드를 앞두고 있습니다. 보도자료에서 밝혔습니다. ~와 함께 흥미로운 기하학 그는 말했다.

업그레이드가 완료되면 과학자들은 생물학, 재료 과학, 양자 물리학 등에서 답을 찾기 위해 원자 수준 프로세스를 탐색할 수 있습니다.

에너지부(DOE)의 자금 지원을 받는 LCLS는 세계에서 가장 강력한 X선 장비이며 자유 전자 레이저를 사용하여 하드쉘 또는 고에너지 X선을 최초로 생산한 장비입니다.

이 시설은 2009년에 운영을 시작했지만 2023년에 대대적인 업그레이드를 받았습니다. 연성 및 경질 X선 빔을 모두 생성할 수 있는 초전도 가속기와 언듈레이터라고 불리는 자기 구조를 추가했습니다. LCLS-II라고 불리는 이 업그레이드는 초당 100만 펄스의 X선을 생산할 수 있는 시설을 갖추고 있습니다.

이제 에너지부는 또 다른 업그레이드인 LCLS-II HE(고에너지)에 승인을 내렸습니다. 이 업그레이드는 초전도 가속기에서 들어오는 전자빔의 에너지를 두 배로 늘려 X선 에너지를 두 배로 늘립니다.

LCLS-II-HE 업그레이드란 무엇입니까?

LCLS-II 업그레이드의 초전도 가속기는 -456F(-271C)까지 냉각되어 에너지 손실을 무시하면서 전자를 높은 에너지로 끌어올릴 수 있는 37개의 극저온 모듈로 구성됩니다.

고전력 업그레이드를 위해 LCLS는 뛰어난 성능을 제공하는 데 도움이 되는 8개의 초전도 RF 캐비티를 포함하는 23개의 새로운 냉각 장치 세트를 갖게 됩니다.

모듈은 에너지부의 페르미 국립 가속기 연구소(Fermilab)와 토마스 제퍼슨 국립 가속기 시설(제퍼슨 연구소)에서 제작되었습니다.

“첫 번째 냉동 장치는 예비 LCLS-II로 제작된 프로토타입이었기 때문에 모든 구성 요소를 보유하고 있었습니다. 일단 생산 라인이 가동되면 평균적으로 약 6주마다 장치를 제작할 수 있었습니다.”라고 말했습니다. 프로젝트 관리자인 LCLS-II-HE Greg Hayes는 다음 주소로 이메일을 보냅니다. 어느.

SLAC는 2024년 3월 5일 Jefferson Lab에서 두 번째 LCLS-II-HE 냉동 장치를 인수했습니다. Jefferson Lab 방식으로 이 장치는 가장 가까운 휴일인 성 패트릭의 날을 축하하기 위해 장식 및 배송되었습니다. (Jacqueline Ramseyer Orrell/SLAC 국립 가속기 연구소)

X-Ray 레이저를 다시 업그레이드하는 이유는 무엇입니까?

LCLS-II 업그레이드가 2023년에야 완료된다는 점을 감안하면, 어느 HE 업그레이드가 한 번에 포함되지 않는 이유를 물어보세요.

Hayes는 이메일에서 “LCLS-II는 세계 최초의 연속파(CW) 초전도 가속기를 설계하고 설치해야 했습니다. 즉, 매우 높은 반복률로 지속적인 펄스 스트림을 전달한다는 의미입니다.”라고 설명했습니다.

“우리는 진행하기 전에 그것이 작동하는지 확인해야 했기 때문에 LCLS-II 프로젝트와 함께 4GeV를 설치하기로 결정했습니다. 이는 LCLS의 ‘연 X선’ 과학 프로그램을 발전시키기에 충분합니다.”

“그 이후 초전도 가속기 기술이 성숙해지면서 LCLS-II-HE 프로젝트는 부품 수를 두 배로 늘리지 않고도 가속기 에너지를 4에서 8 GeV로 두 배로 늘릴 수 있게 되었습니다. 이렇게 높은 반복률은 처음입니다.

언제 준비되나요?

첫 번째 조명은 2027년 말에 완료될 것으로 예상되지만 2030년까지 연장될 수도 있습니다. LCLS 이사인 Mike Dunn은 “첫 번째 활동은 새 패키지가 얼마나 잘 작동할지 결정하는 것입니다.”라고 이메일에 덧붙였습니다. “그런 다음 우리는 사용자 커뮤니티의 광범위한 단면을 참여시키는 ‘초기 과학’ 시기로 이동한 다음 개별 사용자 경험으로 이동할 것입니다.”

그러나 업그레이드가 LCLS-II를 실험에 사용할 수 없다는 의미는 아닙니다. 해당 시설에는 가속기가 2개 있고, 초전도 가속기만 업그레이드돼 일반 전도 가속기를 이용해 계속 운영할 수 있다.

“LCLS-II 업그레이드를 통해 선명하고 상세한 이미지를 캡처할 수 있는 고품질 필름 카메라가 가능해졌다면, LCLS-II-HE 업그레이드는 카메라의 해상도와 감도를 크게 향상시켜 과학자들이 물질의 움직임, 화학 시스템을 이미지화할 수 있게 될 것입니다. 우리 사회가 직면한 가장 심각한 문제를 해결하기 위한 원자력 에너지의 생물학적 복합체.

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