Брукхейвен ұлттық синхротрон жарығының көзі: Тарихы мен жетістіктері
National Synchrotron Light Source
Ұлттық синхротрон жарығы көзі (NSLS) – Брукхейвен ұлттық зертханасының (BNL) ғылыми құрылғысы. Эксперименттер үшін инфрақызыл сәулелерден рентгенге дейін пайдаланылды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Нью-Йорк штатының Уптон қаласындағы Брукхейвен ұлттық зертханасындағы Ұлттық синхротрондық жарық көзі (NSLS) АҚШ Энергетика министрлігі (DOE) қаржыландырған ұлттық зерттеу орталығы болды. 1978 жылдан 1984 жылға дейін салынған және 2014 жылдың 30 қыркүйегінде ресми түрде жабылған NSLS екінші буын синхротроны саналды. NSLS эксперименттік алаңы екі электрондық сақтау сақинасынан тұрды: рентгендік сақина және ВУВ (вакуумдық ультракүлгін) сақинасы, ол инфрақызыл сәулелерден рентген сәулелеріне дейінгі электромагниттік спектрде қарқынды, шоғырланған жарық берді. Бұл жарықтың қасиеттері және арнайы жасалған эксперименттік станциялар, яғни сәулелі сызықтар, көптеген зерттеу салаларындағы ғалымдарға өз зертханаларында жүргізе алмайтын тәжірибелер жасауға мүмкіндік берді.
The National Synchrotron Light Source (NSLS) at Brookhaven National Laboratory (BNL) in Upton, New York was a national user research facility funded by the U. S. Department of Energy (DOE). Built from 1978 through 1984, and officially shut down on September 30, 2014, the NSLS was considered a second generation synchrotron. The NSLS experimental floor consisted of two electron storage rings: an X ray ring and a VUV (vacuum ultraviolet) ring which provided intense, focused light spanning the electromagnetic spectrum from the infrared through X rays. The properties of this light and the specially designed experimental stations, called beamlines, allowed scientists in many fields of research to perform experiments not otherwise possible at their own laboratories.
Тарих
1978 жылы 28 қыркүйекте NSLS құрылысы басталды. VUV сақинасы 1982 жылдың соңында жұмысын бастады, ал рентгендік сақина 1984 жылы пайдалануға берілді. 1986 жылы құрылыстың екінші кезеңі NSLS-ті кеңейтті, нәтижесінде кеңселер, зертханалар және жаңа тәжірибелік жабдықтар орналастырылатын орын қосылды. 1986 жылы II кезеңдегі жаңарту кезінде VUV сақинасына екі кіріктірілген виггер/ундулятор қосылды, бұл 3-ші буын жарық көздері пайда болғанға дейін вакуумдық ультракүлгін аймағындағы ең жоғары жарық көзі болды. Соңғы тор дизайны 1978 жылы аяқталды және алғашқы сақталған сәуле 1982 жылдың қыркүйегінде алынды. 1985 жылға қарай тәжірибелік бағдарлама қарқынды дамыды, ал 1990 жылдың соңына қарай II кезеңнің сәулелік желілері мен енгізу құрылғылары іске қосылды. Бұл электрондар сызықтық үдеткіште (линак) 120 МэВ жылдамдыққа дейін үдетілді.
Ground was broken for the NSLS on September 28, 1978. The VUV ring began operations in late 1982 and the X ray ring was commissioned in 1984. In 1986, a second phase of construction expanded the NSLS by , which added offices, laboratories and room for new experimental equipment. During the Phase II upgrade in 1986, two insertion wigglers/undulators were added to the VUV ring, providing the highest brightness source in the vacuum ultraviolet region until the advent of 3rd generation light sources. The final lattice design was completed in 1978 and the first stored beam was obtained in September 1982. By 1985, the experimental program was in a rapid state of development, and by the end of 1990, the Phase II beamlines and insertion devices were brought into operation. These electrons then proceeded through a linear accelerator (linac), which got them up to 120 MeV.
Мекемелер
Ультракүлгін сақинада 19 сәулелі желі, ал рентгендік сақинада 58 сәулелі желі болды. Бұл желілердің жұмысы мен қаржыландырылуы әртүрлі жолдармен жүзеге асырылды. Дегенмен, NSLS пайдаланушыларға арналған ғимарат болғандықтан, өтініш берген кез келген ғалым, пьерлік сараптамадан өткеннен кейін сәулелену уақытын алуға мүмкіндік алды. NSLS-те екі типті сәулелі желілер болды: NSLS қызметкерлерімен басқарылатын және сәулелену уақытының кемінде 50 пайызын пайдаланушыларға бөлетін Facility Beamlines (FB) және сыртқы топтармен басқарылатын, штаттық қызметкерлері бар және пайдаланушыларға кемінде 25 пайыз сәулелену уақытын бөліп тұратын Participating Research Team (PRT) сәулелі желілері. Әрбір рентгендік сәулелі желіде «кабина» деп аталатын соңғы станция орналасқан. Бұл – болат және қорғасынды шыны сияқты радиациядан қорғайтын материалдардан жасалған, пайдаланушыларды сәулеленудің зиянды әсерінен қорғайтын үлкен жабық кеңістік. Рентгендік зертханаларда жүргізілген көптеген тәжірибелерде рентгендік дифракция, жоғары ажыратымды ұнтақ дифракциясы (PXRD), XAFS, DAFS (рентгендік дифракцияның аномальды ұсақ құрылымы), WAXS және SAXS сияқты әдістер қолданылды. VUV сақинасында соңғы станциялар әдетте UHV (ультра жоғары вакуум) камераларынан тұратын, XPS, UPS, LEEM және NEXAFS сияқты әдістерді қолдана отырып тәжірибелер жүргізуге арналған. Кейбір сәулелі желілерде синхротрон сәулеленуімен бірге қолданылатын басқа да талдау құралдары болды, мысалы, массалық спектрометр, жоғары қуатты лазер немесе газ хроматографиялық массалық спектрометр. Бұл әдістер соңғы станциядағы тәжірибелерді толықтырып, нәтижелерді дәлірек анықтауға көмектесті.
The UV ring had 19 beamlines, while the X ray ring had 58 beamlines. The beamlines were operated and funded in numerous ways. However, since the NSLS was a user facility, any scientist that submitted a proposal could be granted beamtime after peer review. There were two types of beamlines at the NSLS: Facility Beamlines (FBs), which were operated by the NSLS staff and reserved a minimum of 50 percent of their beamtime for users, and Participating Research Team (PRT) beamlines, which were operated and staffed by external groups and reserved at least 25 percent of their beamtime for users. Each X ray beamline had an endstation called a hutch. These are large enclosures made of radiation shielding materials, such as steel and leaded glass, to protect the users from the ionizing radiation of the beam. On the X ray floor, many of the experiments conducted used techniques such as X ray diffraction, high resolution powder diffraction (PXRD), XAFS, DAFS (X ray diffraction anomalous fine structure), WAXS, and SAXS. On the VUV ring, the endstations were usually UHV (ultra high vacuum) chambers that were used to conduct experiments using methods such as XPS, UPS, LEEM, and NEXAFS. In some beamlines, there were other analytical tools used in conjunction with synchrotron radiation, such as a mass spectrometer, a high power laser, or a gas chromatography mass spectrometer. These techniques helped supplement and better quantify the experiments carried out at the endstation.
Нобель сыйлығы
2003 жылы Родерик Маккиннон нейрондық иондық каналдың құрылымын ашып түсінгені үшін химия саласындағы Нобель сыйлығына ие болды. Оның жұмысының бір бөлігі NSLS-те жүргізілді. 2009 жылы Венкатраман Рамакришнан, Томас А. Штейтц және Ада Э. Йонат NSLS және басқа синхротрон жарық көздерінде рентгендік кристаллографияны қолдану арқылы рибосоманы атомдық дәлдікпен бейнелегені үшін Нобель сыйлығын алды.
In 2003, Roderick MacKinnon won the Nobel Prize in Chemistry for deciphering the structure of the neuronal ion channel. His work was in part conducted at the NSLS. In 2009, Venkatraman Ramakrishnan and Thomas A. Steitz , and Ada E. Yonath won the Nobel Prize in Chemistry for imaging the ribosome with atomic resolution through their use of x ray crystallography at the NSLS and other synchrotron light sources.
Пайдаланушылар статистикасы
Ұлттық синхротрондық жарық көзі 2009 жылы АҚШ-тың 41 штатынан және 30 басқа елден 2200-ден астам қолданушыны қабылдады. 2009 жылы 658 ғылыми мақала және жалпы саны 764 жарияланым болды, оның ішінде ғылыми мақалалар, кітаптар, патенттер, диссертациялар және есептер.
The National Synchrotron Light Source hosted more than 2,200 users from 41 U. S. states and 30 other countries in 2009. In 2009, there were 658 journal publications and 764 total publications including journal publications, books, patents, thesis, and reports.
NSLS-II
NSLS 30 жылдан астам қызметтен кейін 2014 жылдың 30 қыркүйегінде толығымен тоқтатылды.
The NSLS was permanently shutdown on September 30, 2014, after more than 30 years of service.