Введение
ALBA (что означает "Восход" на каталонском и испанском языках) — это источник синхротронного излучения третьего поколения мощностью 3 ГэВ, расположенный в парке синхротронных источников Барселоны в Серданьола-дель-Валлес недалеко от Барселоны, в Каталонии (Испания). Он был построен и эксплуатируется CELLS (Consorcio para la Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz de Sincrotrón, Консорциум по строительству, оснащению и эксплуатации лаборатории синхротронного света) и софинансируется центральным правительством Испании и правительством автономного сообщества Каталония. После почти десяти лет планирования и проектирования, проведенных испанским научным сообществом, проект был одобрен в 2002 году испанским и каталонским правительствами. После научных семинаров и встреч с потенциальными пользователями объект был перепроектирован в 2004 году, а строительство началось в 2006 году. Лаборатория была официально открыта для экспериментов на семи линиях пучков в марте 2010 года. Согласно lightsources.org, ALBA была открыта для пользователей в мае 2012 года. Ведутся исследования твердых катализаторов на основе изолированных атомов металлов для гидроформирования этилена.
История
Проект был запущен в 1994 году, строительство началось в 2003 году, а официальное открытие состоялось в марте 2010 года. Общая стоимость строительства и оборудования лаборатории оценивается в 201,4 миллиона евро. Стоимость эксплуатационных расходов оценивается в 15,5 миллиона евро в год, поэтому, по словам Джоана Бордаса, бывшего директора ALBA, необходимо использовать около 5000 из 8000 часов в году, так как стоимость поддержания работы с девятью линиями такая же, как и с тридцатью. Здание, в котором размещен проект, было завершено в конце 2009 года, и полное функционирование объекта будет осуществляться поэтапно, завершившись в 2011 году. Официальное открытие провели президент правительства Хосе Луис Родригес Сапатеро и президент правительства Каталонии Хосе Монтилья, а также ученые, такие как Рамон Паскуаль, инициатор проекта, 23 марта 2010 года. Это сооружение отличается высокой технической сложностью из-за требований к установке, которая нуждается в механической стабильности, контроле температуры и качестве электроснабжения. В июле 2012 года начались первые аналитические эксперименты. При реализации проекта спрос на синхротрон ALBA превысил его текущую мощность (8 световых линий) в четыре раза, в основном со стороны испанских ученых.
Хронология
1990: Первая попытка получить финансирование для синхротронного источника света в Испании. 2003: Проект ALBA Synchrotron был одобрен. Финансирование было разделено поровну между правительством Испании и администрацией Каталонии. Для управления проектом был создан Консорциум по строительству, оснащению и эксплуатации синхротронного источника света (CELLS), а Джоан Бордас был назначен генеральным директором. 2006: Строительство началось после нескольких лет проектирования и подготовки группы экспертов из Испании и из-за рубежа. 2007: Первые электроны из электронной пушки ALBA LINAC были зарегистрированы. 2008: Линейный ускоритель (LINAC) был установлен. 2009: Усилитель и накопительное кольцо были установлены. 2010: Было проведено первое эксплуатационное испытание усилителя; все компоненты, подсистемы и оборудование работали в соответствии со спецификациями. Синхротрон ALBA был открыт президентом правительства Испании Хосе Луисом Родригесом Сапатеро и президентом Генералитета Каталонии Хосе Монтильей. 2011: Электронный луч впервые достиг линии MISTRAL. Первый внешний исследователь на линии BOREAS помог в вводе установки в эксплуатацию. 2012: Линии BOREAS, MSPD, XALOC, NCD и CIRCE приняли своих первых официальных пользователей. В июле Катерина Бискари была назначена новым директором синхротрона ALBA. В конце года была опубликована первая работа, выполненная на ALBA: отчет, содержащий данные, собранные на линии MSPD. 2013: К началу 2013 года семь линий светового излучения приняли официальных пользователей.
BL01 - MIRAS: инфракрасная микроспектроскопия
MIRAS предназначен для спектроскопии и микроскопии с использованием инфракрасной трансформации Фурье (FTIR). FTIR – это метод определения инфракрасного спектра поглощения или излучения материала, и, следовательно, его химического состава. На этой линии луча имеется инфракрасный спектрометр и микроскоп, работающие на основе синхротронного излучения, охватывающие диапазон длин волн от примерно 1 мкм до ~100 мкм, при этом спектральный диапазон оптимизирован для исследований в области от 2,5 до 14 мкм. Для анализа образцов на этой линии луча применяются методы отражения, подавленного полного внутреннего отражения (ATR), пропускания и измерения под углом падения.
BL04 - MSPD: Наука о материалах и дифракция порошка
Лента излучения для материаловедения и порошковой дифракции предназначена для высокоразрешающей порошковой дифракции и порошковой дифракции под высоким давлением с использованием ячеек с алмазными наковальнями. Лента работает в диапазоне энергий от 8 до 50 кэВ. Этот энергетический диапазон адекватно покрывает требуемый диапазон для практически любого эксперимента по порошковой дифракции, и в то же время позволяет проводить как эксперименты по полному рассеянию, так и дифракцию под высоким давлением, для которых источники высокой энергии (E>30 кэВ) не только желательны, но иногда и необходимы. Для различных экспериментальных методик предусмотрены две экспериментальные станции: одна – для высокоразрешающей порошковой дифракции, а вторая – для экспериментов при высоких давлениях.
BL09 - MISTRAL: Мягкая рентгеновская микроскопия
Схема передачи полного поля рентгеновской микроскопии MISTRAL предназначена для крио-нанотомографии в водном окне и многокев спектральных областях (E = 270 эВ – 2600 эВ) для биологических применений. Кроме того, возможно проведение спектроскопической визуализации (серии 2D-изображений в диапазоне длин волн рентгеновского излучения) на нескольких интересующих краях поглощения рентгеновских лучей. Трансмиссионный рентгеновский микроскоп (TXM) работает в диапазоне от 270 до 1200 эВ. Одноотражающий эллиптический стеклянный капиллярный конденсор фокусирует монохроматический свет на образец, находящийся при криотемпературе. Передаваемый сигнал собирается объективной френелевской зоновой пластиной (с шириной внешней зоны 25 или 40 нм), и увеличенное изображение поступает на ПЗС-камеру с прямой подсветкой. Обычно ожидаемое пространственное разрешение в 2D составляет 30 нм и около 50 нм для томографий. Планируется модернизация микроскопа для работы на более высоких энергиях (то есть фазовый контраст Зернике при 2600 эВ), а также разработка коррелированной флуоресцентной оптической микроскопии.
BL11 - NCD-SWEET: Некристаллическая дифракция
Эксперименты по малоугловому рентгеновскому рассеянию (SAXS) предоставляют структурную и динамическую информацию о крупных молекулярных комплексах, таких как полимеры, коллоиды, белки и волокна. Эта методика может применяться в широком спектре областей, включая медицину, биологию, химию, физику, археологию, экологию, науки о сохранении и материаловедение. SAXS – это мощная методика, используемая для изучения супрамолекулярной организации в биологических системах, структуры и функции мышечных филаментов, прозрачности роговицы, биологических мембран, переработки полимеров, самосборки мезоскопических металлических частиц, коллоидов, неорганических агрегатов, жидких кристаллов и устройств. Одновременная регистрация SAXS и WAXS (широкоугольного рентгеновского рассеяния) позволяет исследовать структуры в диапазоне масштабов от нескольких микрон до нескольких ангстрем.
BL13 - XALOC: Макромолекулярная кристаллография
XALOC призван предоставить современным и будущим группам структурной биологии гибкий и надежный инструмент для поиска решений в определении структур макромолекул и комплексов. Линия пучка позволяет работать с широким диапазоном размеров кристаллов и параметров элементарной ячейки, проводя эксперименты как с зависимостью от длины волны, так и без нее.
BL22 - CLÆSS: Спектроскопия поглощения и излучения на уровне ядра
Линия луча CLÆSS обеспечивает одновременный и унифицированный доступ к двум взаимодополняющим методам: спектроскопии рентгеновского поглощения и спектроскопии рентгеновского излучения. Диапазон энергии входящего излучения составляет 2,4 – 63,2 кэВ. Диапазон энергии, выбираемый спектрометром CLEAR, составляет 6,4 – 12,5 кэВ. Установки для образцов обеспечивают доступ к низким/высоким температурам (10–320 K, 80–1000 K), измерениям при низкой/высокой энергии (в режиме пропускания и флуоресценции), а также к реакторам "in situ" для работы с твердыми веществами и газами.
BL24 - CIRCE: Фотоэмиссионная спектроскопия и микроскопия
BL24 CIRCE – это линия мягкого рентгеновского излучения с переменной поляризацией, предназначенная для проведения передовых экспериментов по фотоэмиссии.
BL29 - BOREAS: поглощение и рассеивание резонанса
Линия мягкого рентгеновского излучения с переменной поляризацией предназначена для фундаментальных и прикладных спектроскопических исследований передовых материалов с учетом поляризации.
Расширение
по состоянию на 2020 год ведется строительство трех лучевых линий: LOREA, XAIRA и NOTOS. Четвертая, FAXTOR, проектируется.