ESRF 2017-06-08T09:43:04+00:00

ESRF

      European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) — исследовательский ускорительный комплекс, источник синхротронного излучения третьего поколения, расположенный в Гренобле (Франция). ESRF является самым мощным источником синхротронного излучения в Европе. Комплекс построен в 1994 году совместными усилиями 19 стран (18 европейских стран — Австрия, Бельгия, Венгрия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словакия, Финляндия, Франция, Чехия, Швейцария, Швеция — и Израиль). На его постройку было потрачено 3,6 миллиарда французских франков (в ценах начала 90-х годов прошлого века).
     23 июня 2014 года Российская Федерация ратифицировала соглашение о своем членстве в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF). В рамках подписания протокола о вступлении в ESRF, к Российской Федерации отходит 6% от общей доли Управляющей компании Европейского центра синхротронного излучения. Полноправными членами ESRF теперь являются Франция, Германия, Италия, Великобритания, Испания, Швейцария, Бельгия, Голландия, Дания, Финляндия, Норвегия, Швеция и Россия (с долей 4 и более процентов каждая) и семь стран-ассоциированных членов (с долей более одного процента).
    Источник обеспечивает синхротронным излучением 40 экспериментальных станций, на которых ежегодно реализуется более 800 экспериментов. Для проведения этих экспериментов в ESRF приезжает около 6000 ученых. Возможности синхротронного источника позволяют учёным и инженерам проводить исследования в области нанодиагностики, наноматериалов, нано-биотехнологий. Развивается так же и его применение в промышленности, особенно в фармацевтической области, нефтехимии и микроэлектроники. Основными пользователями Центра являются как учёные, занимающиеся фундаментальными исследованиями, так и представители промышленных компаний со всей Европы. Каждый год поступает около 1900 заявок, а общее количество пользователей, ежегодно приезжающих на ESRF, достигает 6000 человек. Ежегодно ESRF публикует около 700 научных статей, в том числе в таких авторитетных изданиях, как Nature, Science, Physical Review Letters и Physical Review. Эффективность синхротрона определяется по соотношению числа публикаций к затраченным на это средствам. Ближайший конкурент научного центра в Гренобле отстает по этому показателю в два раза, остальные отстают еще больше.
Что такое синхротрон?
Синхротрон – это ускоритель электронов. Обычно это комплекс из двух специализированных ускорителей и накопительного кольца, в которое ускорителем вбрасываются сгустки электронов (банчи). Это кольцо имеет очень большой диаметр — периметр накопительного кольца синхотронного источника расположенного в данном центре 844м. — по которому электроны двигаются скоростью, близкой к скорости света. Рассеяния частиц пучка, однако, не происходит, поскольку в установке поддерживается сверхвысокий вакуум. Сгустки электронов могут находится в таком кольце сутками до смены режимы работы синхротрона. Установка внешне выглядит кольцом, но по сути это большой многоугольник. Электроны двигаются по прямолинейной траектории на значительном участке и потом поворачивают на небольшой угол. Этот поворот происходит под действием поворотных магнитов. В месте поворота электрон испытывают ускорение — в данном случае поворотное ускорение — и из электронов выходит пучок фотонов: это и есть интенсивная генерация рентгеновского излучения. В месте выхода пучка фотонов пристраивается измерительная структура — автономная пользовательская экспериментальная станция.

     ESRF —источник синхротронного излучения третьего поколения: здесь в прямолинейные участки движения электрона встроены большие группы поворотных магнитов (десятки и даже сотни) — т.н. «ондуляторы», они позволяют увеличить яркость синхротрона еще на несколько порядков. Рентгеновское излучение из ондулятора направляется в исследовательский канал. Электроны в ондуляторе не теряются и поворачиваются магнитом в соседний участок, где опять стоит ондулятор, который генерирует излучение в другой канал. И так далее по всему кольцу. Разумеется, электроны при прохождении через каждый ондулятор теряют часть энергии. Но на кольце есть специальное устройство, которое компенсирует потери. Синхротрон, таким образом, работает круглосуточно.

 Технические характеристики.
     ESRF представляет собой электронный синхротрон на энергию 6 ГэВ с многочисленными каналами вывода СИ из поворотных магнитов и дополнительных вставок (вигглеры, ондуляторы) общим числом около 40 [http://www.esrf.eu/UsersAndScience/Publications/Highlights/1995-1996/facts-figs/table5], а также быстроциклирующее бустерное кольцо периметром 300 м на полную энергию 6 ГэВ и инжектор бустера — 200 МэВ линейный ускоритель с частотой повторения до 10 Гц [http://www.esrf.eu/Accelerators/Accelerators/Pre-injector/].
     ESRF — самый высокоэнергетичный в Европе синхротрон среди источников синхротронного излучения (выше энергия только у APS в США и SPring-8 в Японии).

Storage Ring

Energy GeV 6.03
Maximum Current mA 200
Horizontal Emittance nm 4
Vertical Emittance (*minimum achieved) nm 0.025 (0.010*)
Coupling (*minimum achieved) % 0.6 (0.25*)
Revolution frequency kHz 355
Number of bunches 1 to 992
Time between bunches ns 2816 to 2.82

 

Booster – FPR (Foundation Phase Report)

Repetition Rate 10 Hz
Energy 6 GeV
Circumference 300 m
Emittance @ 6 GeV 1.2.10 -7 mrad

 

Pre-Injector – FPR (Foundation Phase Report)

Repetition Rate 1 Hz / 10 Hz
Pulse Length 1000 – 2ns
Electron Current 25 – 2500 mA