В Германии завершен важный этап ввода в эксплуатацию линейного ускорителя крупнейшего научного проекта European Х-ray Free Electron Laser. Более чем 1,5-километровый линейный ускоритель охладили до температуры 2 Кельвина.
Многие элементы криогенного и другого научного оборудования новой мега-установки были разработаны и изготовлены и смонтированы специалистами Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН.
Как отметила специалист по связям с общественностью ИЯФ СО РАН Алла Сковородина, эти работы продолжались почти 10 лет, а их стоимость превысила 20 млн евро. Ожидается, что первые эксперименты пользователей начнутся уже осенью 2017 года.
Новая мега-установка будет обладать беспрецедентной яркостью и позволит проводить недоступные ранее эксперименты во многих областях науки – от материаловедения до структурной биологии. Среди наиболее захватывающих применений – детальное исследование вирусов, расшифровка молекулярного состава клеток, получение объемных изображений нанообъектов, изучение процессов, происходящих глубоко внутри планеты.
Наиболее значительной частью вклада Института ядерной физики СО РАН является разработка и поставка криогенных и вакуумных систем для проекта European XFEL.
Криогенные системы включают оборудование стендов для проверки сверхпроводящих модулей, распределительное устройство линейного ускорителя и криогенное оборудование инжекторного комплекса European XFEL.
Сверхпроводящие модули предназначены для ускорения электронов. Внутри каждого модуля находится 8 резонаторов, проходя через которые пучок ускоряется высокочастотным электромагнитным полем. Резонаторы работают при температуре 2 Кельвина (-271,15 °С), поэтому для получения этого режима используется переохлажденный жидкий гелий при давлении около 30 миллибар.
Сверхпроводящие модули производились в нескольких странах Европы, собирались во Франции и поставлялись в DESY. Институт ядерной физики СО РАН разработал и изготовил три криогенных стенда для их испытаний перед установкой в XFEL. На стенде было проведено более 120 испытаний в течение трех лет, 96 сверхпроводящих модулей установлены в туннель XFEL.
"Работа созданного в Новосибирске оборудования играет ключевую роль для всей системы распределения гелия на European XFEL. Оно включает в себя сложную систему гелиевых трубопроводов и распределительных боксов, работающих при температуре до 2 Кельвина. К этим компонентам предъявляются жесткие требования по механической точности, герметичности и теплоизоляции. Все оборудование идеально удовлетворяет техническим требованиям и европейским стандартам безопасности. В ходе проекта сложилось очень тесное и продуктивное сотрудничество между специалистами DESY и Института ядерной физики", - прокомментировал глава группы криогенных систем в DESY, руководитель рабочей группы в XFEL Бернд Петерсон.
"Проверка оборудования продолжалось более трех лет, и в нем непрерывно участвовало несколько человек, работающих как в лабораториях и испытательных площадках в Новосибирске, так и непосредственно в Германии", - отметил кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией Института ядерной физики СО РАН Александр Краснов.
Он подчеркнул, что институт получил хороший опыт работы в рамках крупного международного проекта, а экспериментальное производство Института ядерной физики – новые технологические возможности.
Дальнейшим шагом ввода в эксплуатацию этого грандиозного проекта будет начало работ линейного ускорителя XFEL с электронным пучком. Ожидается, что первые две пользовательские станции XFEL будут запущены в 2017 году. Одна из них будет называться Фемтосекундные рентгеновские эксперименты.
"Она будет использоваться для изучения ультрабыстрых процессов в химии и биохимии и позволит ученым увидеть промежуточные этапы химических реакций. Эта станция может также неофициально называться "молекулярное кино", так как будет "снимать" реакции, происходящие на временных масштабах, приближающихся к фемтосекунде" - отметил пресс-атташе проекта XFEL Джозеф Пиргросси.
Второй пользовательский центр будет иметь название Станция для исследования отдельных кластеров и биомолекул и параллельной фемтосекундной кристаллографии. Она предназначена для анализа мельчайших структур, таких как вирусы и макромолекулы, на атомном уровне, в том числе в структурной биологии. Также она позволит приблизиться к визуализации образцов, состоящих из одной частицы, в естественном окружении, без предварительной кристаллизации, прокомментировали в пресс-службе XFEL.
https://www.xfel.eu/news/2017/first_electrons_in_the__271c_cooled_main_accelerator/