ANKA (Laboratorium Promieniowania Synchrotronowego)

Angströmquelle Karlsruhe lub krótki ANKA jest elektronową - Synchrotron w Karlsruhe Institute of Technology (KIT), który jako źródło promieniowania Synchrotron jest używany. Wraz z KIT ANKA należy do Stowarzyszenia Niemieckich Centrów Badawczych im . Helmholtza .

Część nazwy „Angstrom” odnosi się do starej długości o tej samej nazwie (1 Angstrom = 0,1 nanometra). T. jest nadal używany do dziś dla długości fal z zakresu promieniowania rentgenowskiego i synchrotronowego.

Panorama pierścienia do przechowywania ANKA

fabuła

Po decyzji o budowie w 1997 r. W ówczesnym Centrum Badawczym w Karlsruhe pierwsze elektrony można było wprowadzić do pierścienia akumulacyjnego w 1999 r . Działanie dla użytkowników wewnętrznych i zewnętrznych rozpoczęło się w marcu 2003 r. Łącznie z siedmioma liniami łączącymi . Od tego czasu stale wprowadzane są ulepszenia. Te środki związane z ekspansją odnoszą się do dodatkowych linii technologicznych (piętnaście w eksploatacji, trzy w budowie i więcej planowanych w 2013 r.), Domu użytkownika ANKA dla zewnętrznych naukowców, wigglerów i undulatorów używanych i częściowo opracowanych w ANKA, a także innych środków infrastrukturalnych.

Latem 2015 roku Senat KIT ogłosił decyzję o zaprzestaniu udostępniania ANKA użytkownikom zewnętrznym w przyszłości i wykorzystywaniu jej wyłącznie do badań wewnętrznych przez pracowników KIT ​​w ramach programów Helmholtza. Jako przyczynę podano problemy finansowe.

technologia

Pierścień akumulacyjny o obwodzie 110,4 m przechowuje elektrony o energii 2,5  GeV . W tym celu elektrony (90 keV) generowane w triodzie są wstępnie przyspieszane do 53 MeV przez mikrotron na torze wyścigowym, a następnie do 500 MeV przez „wspomagający” synchrotron. W pierścieniu magazynującą jest wysokiej próżni w 10 ^-9  mbar. Tam gromadzony jest prąd wiązki o wartości 200 mA, który poprzez dalsze przyspieszanie doprowadzany jest do energii roboczej. Prąd wiązki spada następnie do 150 mA w ciągu 16 godzin, ale zwykle jest „odświeżany” dwa razy dziennie.

Promieniowanie Synchrotron jest generowany podczas ugięcia w 16 magnesy, które utrzymują elektronów na drodze pierścienia, a także w specjalnych uzgodnień dipol z magnesami kierunku pola naprzemiennym wigglers i undulators, które odchylają elektrony sinusoidy, jak ścieżki.

Szczególną cechą konstrukcji ANKA jest nadprzewodzący undulator SCU15 , który, podobnie jak jego poprzednik SCU14, został opracowany wspólnie przez firmę ANKA. Zaletami takiego undulatora jest znacznie poprawiona jasność generowanego promieniowania oraz zmienne widmo światła, które można dostosować bez większego wysiłku.

Korzyści z promieniowania synchrotronowego

W porównaniu z konwencjonalnymi źródłami promieniowania elektromagnetycznego, źródła promieniowania synchrotronowego zapewniają znacznie wyższą widmową szerokość pasma i intensywność. Promieniowanie obejmuje ciągły zakres widma elektromagnetycznego od twardych promieni rentgenowskich, przez ultrafiolet, światło widzialne i podczerwień do promieniowania terahercowego . Za pomocą monochromatorów można odfiltrować określone długości fal. Ponieważ elektrony są przechowywane w pierścieniu w postaci paczek, promieniowanie synchrotronowe zachodzi w sposób pulsacyjny. Oznacza to, że dynamiczne procesy mogą być rejestrowane z rozdzielczością do zakresu nanosekund. Promieniowanie jest spolaryzowane (liniowo lub kołowo), gdy tylko powstanie, co stanowi niezbędny warunek wstępny dla wielu zastosowań.

Istniejące i planowane linie technologiczne oraz ich zastosowania

Procedury badań obrazowych

WIZERUNEK

Wykorzystanie promieni rentgenowskich do procesów obrazowania w 2D i 3D, zarówno statycznie , jak i dynamicznie - jest nadal w trakcie opracowywania

MPI-MF

Koordynowany przez Max Planck Institute for Intelligent Systems, specjalizujący się w analizie in-situ interfejsów i cienkich warstw

NANO

Beamline w końcowej fazie budowy do wysokorozdzielczych badań dyfrakcji rentgenowskiej in-situ

PDIFF

Analiza metodą Debye-Scherrera (badanie i identyfikacja substancji krystalicznych w postaci proszku)

SCD

Analiza dyfrakcji rentgenowskiej na pojedynczych kryształach

TOPO-TOMO

Lokalizacja do topografii , mikroradiografii i mikrotomografii z wykorzystaniem światła białego i rentgenowskiego

Spektroskopia

FLUO

Spektroskopia fluorescencji rentgenowskiej , nieniszczące, jakościowe i ilościowe określanie składu pierwiastkowego próbki

INE

Zbudowany i nadzorowany przez Instytut Utylizacji Odpadów Jądrowych w KIT ​​do badań nad aktynowcami

IR1

Spektroskopia w podczerwieni i podczerwień - elipsometria w zakresie promieniowania terahercowego

IR2

Spektroskopia w podczerwieni i mikroskopia w podczerwieni do zakresu promieniowania terahercowego

SUL-X

Analiza absorpcyjna, fluorescencyjna i dyfrakcyjna w ramach Synchrotron Environment Laboratory

UV-CD12

Obsługiwany jest przez Instytut Interfejsów Biologicznych przy KIT. UV - spektroskopia dichroizmu kołowego (analiza strukturalna substancji biologicznych)

WERA

Obiekt do analizy miękkich promieni rentgenowskich zorganizowany przez Instytut Fizyki Ciała Stałego przy KIT

XAS

Rentgenowska spektroskopia absorpcyjna, XANES (skład chemiczny próbki) i EXAFS (rodzaj, liczba i odległość sąsiednich atomów również w postaci niekrystalicznej)

Mikrofabrykacja

LIGA I, II, III

Głęboka litografia rentgenowska pracująca według metody LIGA opracowanej w KIT . Trzy linie promienia różnią się ilością dostępnej energii.

organizacja

Badania synchrotronowe w KIT ​​są podzielone na trzy obszary:

• Synchrotron ANKA wraz z powiązanymi liniami technologicznymi został przekazany do Instytutu Fizyki i Technologii Akceleratorów (IBPT) KIT w 2016 roku w ramach restrukturyzacji.
• Dawniej niezależna jednostka usługowa ANKA Commercial Services (ANKA-CoS), która umożliwia klientom komercyjnym z przemysłu i badań korzystanie z niej, została zintegrowana z IBPT w 2016 roku.
• Dawny Instytut Promieniowania Synchrotronowego (ISS), któremu powierzono obsługę i dalszy rozwój źródła promieniowania synchrotronowego od momentu powstania ANKA, w 2012 roku został przeniesiony do nowego Instytutu Badań Fotonowych i Promieniowania Synchrotronowego (IPS). IPS nadal prowadzi intensywne badania nad obiektem, ale obecnie jest od niego instytucjonalnie niezależny.

Dostęp do użytkowania

Użytkownicy naukowi

Oprócz użytkowników wewnętrznych i badaczy, którzy są zaangażowani w dalszy rozwój synchrotronu i poszczególnych komponentów (undulatorów itp.), Użytkownicy zewnętrzni mogli wykorzystywać promieniowanie z ANKA do projektów naukowych. Latem 2015 r. Senat KIT ogłosił decyzję o zaprzestaniu udostępniania ANKA użytkownikom zewnętrznym ze względu na koszty i wykorzystywaniu jej wyłącznie do własnych badań KIT w ramach programów Helmholtza. Korzystanie jest nadal możliwe w ramach współpracy z pracownikami, którzy pracują nad ANKA.

Użytkownicy komercyjni

Komercyjne wykorzystanie linii technologicznych ANKA, a także przemysłowe wykorzystanie i licencjonowanie technologii opracowanych w ANKA odbywało się za pośrednictwem jednostki serwisowej ANKA Commercial Services (ANKA-CoS), a teraz bezpośrednio przez IBPT. Dostęp do czasu wiązki odbywa się bez procesu recenzowania i jest możliwy w krótkim czasie po uzgodnieniu z odpowiedzialnym naukowcem zajmującym się linią wiązki. W przeciwieństwie do zastosowań naukowych, których wyniki wymagają publikacji, wyniki ich komercyjnego wykorzystania mogą pozostać poufne.

Indywidualne dowody

1. ^ M. Pfalz: Nowy kierunek dla ANKA. Physik Journal , tom 14, wydanie październik 2015, strona 8
2. ↑ Opis akceleratora na stronie głównej ANKA

linki internetowe

• Oficjalna strona internetowa
• Usługa komercyjna witryny internetowej

49.09673 8.428319Współrzędne: 49 ° 5 ′ 48 ″  N , 8 ° 25 ′ 42 ″  E