Берлинское общество накопителей электронов синхротронного излучения

БЕССИ II

Berlin Electron Storage Ring Общество синхротронного излучения мбХ (Бесси) это название научно - исследовательский центр в Берлине , предоставившей услуги по науке и промышленности путем предоставления синхротронного излучения . Операционная компания была основана 5 марта 1979 года для установки и эксплуатации системы электронного накопителя . 11 ноября 2009 года BESSY GmbH объединилась с Hahn-Meitner-Institut (HMI), который ранее был переименован в Берлинский центр материалов и энергетики им . Гельмгольца (HZB) . В результате BESSY GmbH вышла из ассоциации Leibniz Association , HZB является частью ассоциации Helmholtz .

Источник синхротронного света BESSY II находится в эксплуатации в берлинском районе Адлерсхоф. Каждый год около 2000 внешних ученых приезжают на BESSY II для проведения там измерений.

БЕССИ I

БЕССИ I, 1996 г.

Дорогая система BESSY I на 130 миллионов немецких марок (что эквивалентно 66,5 миллионам евро ) была введена в эксплуатацию 19 декабря 1981 года на площади Брайтенбахплац в Берлине-Вильмерсдорфе . BESSY I добился значительных научных успехов в обеспечении вакуумного ультрафиолета (VUV) и мягкого рентгеновского излучения (XUV). Завод был остановлен в 1999 году в пользу компании BESSY II по причинам затрат. Значительные части системы были демонтированы в 2001 году и доставлены в Иорданию в рамках проекта ЮНЕСКО , где они снова использовались в рамках проекта SESAME . Сейчас в здании располагается филиал калибровочного бюро Берлин-Бранденбург .

В BESSY I, электроны с кинетической энергией между 200 и 800 МэВ (мега электрон - вольт хранились). Его окружность составляла около 60 метров. С помощью BESSY I была проведена калибровка спектрометров солнечного зонда Soho и детекторов космического телескопа Chandra .

БЕССИ II

Вид на накопитель BESSY II: большая синяя составляющая - ондулятор, дальше на заднем плане - отклоняющие магниты.
Отклоняющие магниты на накопителе BESSY II

Успех BESSY I привел к увеличению спроса на синхротронное излучение, поэтому было принято решение о более мощном генераторе излучения, источнике излучения высокой яркости.

Строительство BESSY II в районе Берлин-Адлерсхоф началось 4 июля 1994 года, а открытие BESSY II состоялось 4 сентября 1998 года. Проект на 200 миллионов D-Mark (эквивалент 102 миллионов евро) состоит из синхротрона с окружностью 96 метров, а также фактического накопителя электронов с окружностью 240 метров и экспериментального зала.

Электроны ускоряются до максимальной энергии 1,7 ГэВ и инжектируются в накопитель. Возможен максимальный вызывной ток 300 мА. Световые импульсы генерируются как на отклоняющих магнитах, так и на ондуляторах . В зависимости от типа отклонения (ондулятор, вигглер или диполь) энергия фотонов может достигать примерно 15 кэВ. Теоретический максимум 1,7 ГэВ будет достигнут только в том случае, если электроны, ускоренные до той же энергии, будут нацелены на цель и замедлены; в этом случае тормозное излучение будет иметь ожидаемые 1,7 ГэВ (сравните с функциональностью рентгеновской трубки и законом Дуэйна-Ханта ). В нормальном режиме работы система потребляет 2,7 МВт электроэнергии.

РТВА работают на несколько Bessy beamlines , при котором генерируется как ондуляторный и dipolbasierte синхротронного излучения и , между прочим, фотон метрология используется. Поскольку PTB часто использует BESSY для калибровки различных типов источников света и детекторов, BESSY II является европейским стандартом излучения в этом контексте. Примеры включают SUMER и CDS спутника SOHO для исследования Солнца.

24 сентября 2004 г. начались работы по созданию метрологического источника света (MLS), также известного как Лаборатория Вилли Вина , проект PTB , в непосредственной близости . Он был запущен весной 2008 года и, среди прочего, будет выполнять задачи, аналогичные задачам BESSY I. MLS имеет окружность 48 метров.

BESSY работает в разных режимах. Они отличаются временным интервалом между электронными сгустками:

  • Multibunch : это наиболее часто используемый режим работы. В кольце имеется около 350 одинаково заполненных электронных сгустков с интервалом 2 нс друг от друга. Между пакетами остается промежуток около 100 нс, в котором есть только четыре отдельных, но более заполненных электронных пакета (вместе «гибридное заполнение»). Эти пакеты используются на специальном канале луча для генерации очень коротких световых импульсов. Обычно синхротрон находится в режиме дозаправки d. ЧАС. наполнение всех пакетов поддерживается постоянным за счет непрерывного впрыска. ,
  • Singlebunch : Эта операция предлагается в течение двух недель каждые шесть месяцев. Здесь в кольце всего один электронный пакет. Этот режим подходит для экспериментов с временным разрешением, поскольку здесь интервал времени между двумя последовательными световыми импульсами составляет 800 нс, так что их можно легко отличить друг от друга.
  • Low-alpha : В режиме low-alpha (как одиночный, так и multibunch) электронные сгустки пространственно сильно сконцентрированы (с меньшим заполнением), так что генерируются короткие световые импульсы. Кроме того, в этом режиме излучаемая интенсивность в терагерцовом диапазоне намного больше.

Будущие проекты BESSY II

BESSY II постоянно совершенствуется, чтобы улучшить условия для исследований и обеспечить индивидуальные световые импульсы требуемого качества. Важными будущими проектами для BESSY II являются:

  • BESSY VSR : BESSY II в настоящее время обеспечивает высокий поток фотонов с фиксированной длительностью импульса 17 пикосекунд при нормальной работе. Операция переключается только несколько дней в году, поэтому образцы также можно исследовать с помощью импульсов длительностью около двух пикосекунд. Однако поток фотонов сильно уменьшается. Это должно измениться с новой концепцией BESSY VSR (накопительное кольцо с переменной длиной импульса): исследователи могут свободно определять требуемую длину импульса для каждого отдельного канала и для каждого эксперимента без потери интенсивности. Таким образом, BESSY VSR закрывает разрыв между накопителями, такими как PETRA III, и лазерами на свободных электронах.
  • bERLinPro : Речь идет о дальнейшей разработке нового типа ускорительной технологии. Теперь bERLinPro должен показать, что электронный пучок максимальной интенсивности и плотности может быть направлен через систему наведения пучка, а затем транспортирован обратно в линейный ускоритель таким образом, чтобы электроны возвращали свою энергию полю. Затем энергия, рекуперированная из луча, используется для ускорения только что сгенерированного электронного луча, который, в свою очередь, имеет те же превосходные параметры, что и луч из предыдущего цикла.

БЕССИ-ФЕЛ

С июля 2000 г. планировалось создание лазера на свободных электронах (ЛСЭ). Линейный ускоритель длиной около 400 м должен был быть построен рядом с синхротроном BESSY II на Эрнст-Руска-Уфер. Как и кольцевой ускоритель, он должен генерировать световые импульсы в диапазоне от ультрафиолета до мягкого рентгеновского излучения. Однако они будут иметь более высокую интенсивность в течение гораздо более короткой продолжительности. Планируемая область применения - это, например, исследование химических реакций, в результате чего стробоскопический эффект можно использовать для получения моментальных снимков сложных процессов.

В мае 2006 г. Ученый совет рекомендовал строительство БЕССИ-ФЕЛ. С 2007 по 2010 год планировалось построить и испытать двухступенчатую систему, которая затем должна была быть расширена до четырехступенчатой ​​системы BESSY-FEL с 2010 года.

Осенью 2008 года было решено строить FEL не на BESSY II, а как расширение FLASH на DESY в Гамбурге . На BESSY II, с другой стороны, будут проводиться исследования на линейном ускорителе с рекуперацией энергии (ERL).

веб ссылки

Commons : BESSY II  - коллекция изображений, видео и аудио файлов

зыбь

  1. ^ Арнольд, Д.: "Электронное накопительное кольцо BESSY в качестве стандартного источника излучения для рентгеновского излучения и определения вероятностей испускания фотонов радионуклидов". Диссертация, ТУ Берлин 1991.
  2. ↑ Источник фотонов BESSY II. Helmholtz Zentrum Berlin, 1 октября 2013 г., по состоянию на 18 июня 2016 г. (BESSY II как европейский стандарт излучения для калибровки источников света и детекторов).

Координаты: 52 ° 25 ′ 40 ″  с.ш. , 13 ° 31 ′ 57 ″  в.д.