АНКА (Лаборатория синхротронного излучения)

Angströmquelle Карлсруэ или короткий АНК является электроном - синхротронный в Технологическом институте Карлсруэ (KIT), который в качестве источника синхротронного излучения используется. Вместе с KIT ANKA входит в Ассоциацию немецких исследовательских центров имени Гельмгольца .

Часть названия «Angstrom» относится к старой одноименной длине (1 Angstrom = 0,1 нанометра). Т. все еще используется сегодня для длин волн в области рентгеновского и синхротронного излучения.

Панорама накопительного кольца АНКА

сказка

После решения о строительстве в 1997 году того, что тогда было Исследовательским центром Карлсруэ, первые электроны можно было подавать в накопительное кольцо в 1999 году . Эксплуатация для внутренних и внешних пользователей началась в марте 2003 года с использованием семи каналов передачи . С тех пор постоянно совершенствовались. Эти меры по расширению относятся к дополнительным каналам пучка (пятнадцать в эксплуатации, три в стадии строительства и больше запланировано в 2013 году), пользовательскому дому ANKA для размещения внешних ученых, вигглерам и ондуляторам, которые используются и частично разрабатываются в ANKA, а также другим инфраструктурным мерам .

Летом 2015 года Сенат KIT объявил о решении больше не предоставлять ANKA внешним пользователям в будущем и использовать его только для внутренних исследований сотрудников KIT в рамках программ Гельмгольца. Причиной были названы проблемы с финансированием.

технологии

Накопитель с окружностью 110,4 м хранит электроны с энергией 2,5  ГэВ . Для этого электроны (90 кэВ), генерируемые в триоде , предварительно ускоряются до 53 МэВ микротроном с беговой дорожкой, а затем до 500 МэВ с помощью «бустерного» синхротрона. В накопительном кольце есть сверхвысокий вакуум 10 ^-9  мбара. Там накапливается ток пучка 200 мА, который путем дальнейшего ускорения доводится до рабочей энергии. Затем ток луча падает до 150 мА в течение 16 часов, но обычно «обновляется» дважды в день.

Синхротронное излучение генерируется во время прогиба в 16 магнитах , которые удерживают электроны на кольцевой траектории, а также в специальных механизмах дипольного магнита с направлениями переменного поля, вигглер и ондуляторами, которые отклоняют электроны в синусоиде-подобном пути.

Особенностью структуры ANKA является сверхпроводящий ондулятор SCU15 , который, как и его предшественник SCU14, был разработан совместно с ANKA. Преимуществами такого ондулятора являются значительно улучшенная яркость генерируемого излучения и переменный световой спектр, который можно адаптировать без особых усилий.

Преимущества синхротронного излучения

По сравнению с обычными источниками электромагнитного излучения источники синхротронного излучения обеспечивают гораздо более широкую спектральную полосу пропускания и интенсивность. Излучение охватывает непрерывный диапазон электромагнитного спектра от жесткого рентгеновского излучения через ультрафиолет, видимый свет и инфракрасное излучение до терагерцового излучения . С монохроматорами вы можете отфильтровать определенные длины волн. Поскольку электроны хранятся в кольце в виде пакетов, синхротронное излучение происходит в импульсном режиме. Это означает, что динамические процессы могут регистрироваться с разрешением вплоть до наносекундного диапазона. Излучение уже поляризовано в момент своего создания (линейное или круговое) и, таким образом, является предпосылкой для многих приложений.

Существующие и планируемые пучки пучков и их применения

Процедуры визуального обследования

ОБРАЗ

Использование рентгеновских лучей для визуализации процессов в 2D и 3D, как статически, так и динамически, все еще находится в стадии разработки.

MPI-MF

Координируется Институтом интеллектуальных систем Макса Планка , специализирующимся на анализе границ раздела фаз и тонких пленок на месте.

НАНО

Линия луча на завершающей стадии строительства для рентгеноструктурных исследований с высоким разрешением

PDIFF

Анализ по методу Дебая-Шеррера (исследование и идентификация кристаллических веществ в виде порошка)

SCD

Анализ дифракции рентгеновских лучей на монокристаллах

ТОПО-ТОМО

Место для топографии , микрорентгенографии и микротомографии с белым и рентгеновским светом

Спектроскопия

FLUO

Рентгенофлуоресцентная спектроскопия , неразрушающее, качественное и количественное определение элементного состава образца.

INE

Построен и контролируется Институтом утилизации ядерных отходов при KIT для исследования актинидов

IR1

Методом инфракрасной спектроскопии и инфракрасной - эллипсометрии в диапазоне терагерцового излучения

IR2

Инфракрасная спектроскопия и инфракрасная микроскопия до терагерцового диапазона излучения

SUL-X

Абсорбционный, флуоресцентный и дифракционный анализ в лаборатории синхротронной среды

УФ-CD12

Управляется Институтом биологических интерфейсов в KIT. УФ - спектроскопия кругового дихроизма (структурный анализ биологических веществ)

WERA

Центр мягкого рентгеновского анализа, организованный Институтом физики твердого тела КИТ

XAS

Рентгеновская абсорбционная спектроскопия, XANES (химический состав образца) и EXAFS (тип, количество и расстояние соседних атомов, также в некристаллической форме)

Микрофабрикация

ЛИГА I, II, III

Рентгеновская глубокая литография , работающая по методу LIGA, разработанному в KIT . Три канала различаются количеством доступной энергии.

организация

Синхротронные исследования в KIT делятся на три области:

• Синхротрон ANKA с соответствующими лучевыми линиями был передан Институту физики и технологий ускорителей (IBPT) в 2016 году в рамках реструктуризации.
• Ранее независимое сервисное подразделение ANKA Commercial Services (ANKA-CoS), которое позволяет коммерческим клиентам из промышленности и исследований использовать его, было интегрировано в IBPT в 2016 году.
• Бывший Институт синхротронного излучения (ISS), которому было поручено эксплуатация и дальнейшее развитие источника синхротронного излучения с момента создания ANKA, был передан новому Институту фотонных исследований и синхротронного излучения (IPS) в 2012 году . IPS продолжает интенсивное исследование объекта, но теперь институционально независима от него.

Доступ к использованию

Научные пользователи

Помимо внутренних пользователей и исследователей, которые участвуют в дальнейшей разработке синхротрона и отдельных компонентов (ондуляторов и т. Д.), Внешние пользователи могли использовать излучение ANKA для научных проектов. Летом 2015 года Сенат KIT объявил о решении больше не предоставлять ANKA внешним пользователям по причинам стоимости и использовать его только для собственных исследований KIT в рамках программ Гельмгольца. Использование по-прежнему возможно в рамках сотрудничества с сотрудниками, которые работают в ANKA.

Коммерческие пользователи

Коммерческое использование пучков ANKA, а также промышленная эксплуатация и лицензирование технологий, разработанных в ANKA, происходили через сервисное подразделение ANKA Commercial Services (ANKA-CoS), а теперь напрямую через IBPT. Доступ к времени луча осуществляется без процесса экспертной оценки и возможен в короткие сроки по согласованию с ответственным специалистом по лучевому каналу. В отличие от научного использования, результаты которого должны быть опубликованы, результаты коммерческого использования могут оставаться конфиденциальными.

Индивидуальные доказательства

1. ^ М. Пфальц: Новое направление для ANKA. Physik Journal , том 14, выпуск октябрь 2015 г., стр. 8
2. ↑ Описание ускорителя на домашней странице АНКА

веб ссылки

• Официальный веб-сайт
• Коммерческая служба веб-сайта

49,09673 8,428319Координаты: 49 ° 5 ′ 48 ″  N , 8 ° 25 ′ 42 ″  E.