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升级的X射线激光显示出柔软的一面

X射线 直线加速器
发布:2020-09-17 16:48:28    

直线加速器相干光源的新型波荡器均使用一系列复杂调谐的磁体,将电子能量转换为强烈的X射线爆发。“软” X射线起伏器在该大厅的左侧延伸100米,而“硬” X射线起伏器在右侧。图片提供:Alberto Gamazo / SLAC国家加速器实验室

大型升级项目的第二阶段现已在Linac相干光源(LCLS)上在线运行,它是能源部SLAC国家加速器实验室的先驱X射线自由电子激光器。9月12日,科学家通过新的波荡器引入了电子束,以产生“软” X射线。这是在升级后的工厂于7月份首次亮起之后,由另一台产生“硬” X射线的起伏器产生的。

像LCLS这样的X射线自由电子激光器必不可少的波荡器,它使用一系列复杂调谐的磁铁将电子能量转换为X射线的强烈脉冲。硬X射线能量更高,可以使研究人员在原子级成像材料和生物系统。柔和的X射线可以捕获能量在原子和分子之间的流动方式,跟踪acton中的化学反应并提供对新能源技术的见解。

新的软X射线波荡器是即将实施的LCLS-II升级项目的第二个主要部分,由美国能源部的劳伦斯·伯克利国家实验室设计和制造,并在过去18个月中安装在SLAC上。虽然LCLS并不是第一个容纳多个波动器的设施,但它将是唯一能够将两个光束同时照射在同一样品上的设备,从而扩大了X射线激光的科学范围。

柔和的X射线波动器将产生持续不到十亿分之一秒的百万分之一的X射线脉冲,从而使科学家比以往任何时候都可以更直接地研究量子和化学系统。这些超短脉冲将很快在LCLS-II时代的第一个新的时间分辨原子,分子和光学科学(TMO)仪器上工作。在那里,它将使科学家能够在量子水平上研究对于复杂过程至关重要的基本现象,例如光合作用,量子计算以及控制所有化学反应的键的形成和断裂。

当LCLS-II在未来两年内完成时,它将使X射线激光的平均功率提高数千倍,每秒可产生一百万个脉冲,而如今为每秒120个。当前正在安装最后一步:一种全新的加速器,它使用低温超导技术来提高到这些前所未有的重复率。

屏幕截图显示了使用新型软X射线波动器通过LCLS产生的X射线束。图片来源:SLAC国家加速器实验室

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