將踢腳注入主存儲(chǔ)環(huán)中。陶瓷真空室顯示為紅色(實(shí)際上它是米色)。周圍有一個(gè)鐵氧體磁芯(黑色)。插圖由 D. Shvedov 提供。
1月9日，俄羅斯以G.I.命名的核物理研究所(INP)新聞部門發(fā)布消息稱，該研究所的科學(xué)家們?yōu)镾KIF助推器開發(fā)并制造了五種特殊裝置——脈沖磁鐵。這些脈沖磁鐵能夠“撞擊”電子束，并與其他元件協(xié)同作用，將粒子精準(zhǔn)地帶入所需的軌道。
西伯利亞環(huán)形光子源使用中心(SKIF使用中心)加速器綜合體助推器核心任務(wù)是產(chǎn)生電子束，并將其加速到所需能量，然后將其注入存儲(chǔ)環(huán)。電子束以接近光速的速度在圓形軌道上運(yùn)行，為用戶產(chǎn)生同步輻射(SR)。
SKIF加速器綜合體是一個(gè)多組件裝置，主要由直線加速器、同步加速器助推器和存儲(chǔ)環(huán)組成。此外，還配備了旁路通道，使電子束能夠從一個(gè)加速器“飛”到另一個(gè)加速器。其中，直線加速器負(fù)責(zé)使電子快速獲得接近光速的速度，并以1Hz的頻率進(jìn)入助推同步加速器。在助推器中，光束被加速至3吉電子伏，隨后被轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)環(huán)。在存儲(chǔ)環(huán)中，電子束持續(xù)發(fā)射同步輻射，為生物學(xué)家、化學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、材料科學(xué)家等專家提供研究支持。
為了實(shí)現(xiàn)電子束的有效控制和轉(zhuǎn)移，SKIF加速器綜合體采用了脈沖磁鐵或“啟動(dòng)器”。這些特殊裝置通過非常短但強(qiáng)大的電磁場(chǎng)脈沖“擊中”電子束，將其引導(dǎo)至所需軌道。
據(jù)INP員工Dmitry Shvedov介紹，電子束在直線加速器中形成并加速后，需要對(duì)其進(jìn)行有效的控制和進(jìn)一步引導(dǎo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，脈沖磁鐵(在加速器物理學(xué)中通常稱為踢腳器)被安裝在加速器的特定位置。踢腳器的主要任務(wù)是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻對(duì)電子束施加影響，撞擊它并將其發(fā)射到預(yù)定的軌道上，從而確保電子束能夠按照設(shè)定的軌跡運(yùn)行而不丟失粒子。
脈沖磁鐵是一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由磁系統(tǒng)和帶有特殊涂層的陶瓷真空室組成。其內(nèi)部的磁場(chǎng)由銅板產(chǎn)生，而銅板則通過發(fā)電機(jī)接收強(qiáng)大的電流脈沖。Shvedov補(bǔ)充道，在噴射器的開發(fā)和生產(chǎn)階段，主要面臨兩大困難：一是如何產(chǎn)生非常短且均勻的電流脈沖，二是如何在陶瓷真空室的內(nèi)表面上完成金屬濺射過程，以確保磁場(chǎng)能夠順利到達(dá)電子束的軌道。
為了克服這些困難，BINP SB RAS的實(shí)驗(yàn)室在Alexander Krasnov的領(lǐng)導(dǎo)下，成功掌握了在窄孔徑陶瓷真空室內(nèi)應(yīng)用電阻膜的技術(shù)。這一技術(shù)對(duì)于創(chuàng)建現(xiàn)代超高真空加速器裝置至關(guān)重要，也是進(jìn)口替代的一個(gè)成功案例。
目前，同步加速器助推器的啟動(dòng)器已通過所有必要的臺(tái)架測(cè)試，并已送往SKIF集體使用中心。專家們正在為大型SKIF存儲(chǔ)環(huán)生產(chǎn)更多的脈沖磁體，計(jì)劃于2025年初準(zhǔn)備就緒。
此外，BINP SB RAS還為其他國(guó)際加速器項(xiàng)目提供了脈沖磁體技術(shù)。例如，其踢腳器已安裝在杜克大學(xué)(美國(guó))的MAX IV同步加速器(瑞典)和NSLS(美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)上。同時(shí)，該研究所還為NICA加速器綜合體(杜布納)開發(fā)了最新、最強(qiáng)大的推進(jìn)器。
SKIF助推器的主要任務(wù)是產(chǎn)生電子束，并將其加速到所需的能量水平，然后將其引入存儲(chǔ)環(huán)。在存儲(chǔ)環(huán)中，電子束將以接近光速的速度在圓形軌道上運(yùn)行，為用戶產(chǎn)生同步輻射(SR)。
作為新型同步加速器綜合體的一部分，SKIF加速器綜合體包括直線加速器、同步加速器助推器和存儲(chǔ)環(huán)等主要組成部分。集體使用中心“西伯利亞環(huán)形光子源”(SKIF)是一個(gè)大型科學(xué)級(jí)項(xiàng)目，正在新西伯利亞科學(xué)城科利佐沃建設(shè)。該項(xiàng)目由34座建筑物和構(gòu)筑物以及工程和技術(shù)設(shè)備組成，旨在利用超高速電子束進(jìn)行科學(xué)研究的實(shí)施。
新型SR源具有獨(dú)特的特性，將能夠提供明亮而強(qiáng)烈的X射線束，從而在各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行尖端研究。此外，SKIF還將有助于解決創(chuàng)新和工業(yè)企業(yè)當(dāng)前面臨的問題，為科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新提供強(qiáng)有力的支持。
西伯利亞環(huán)形光子源是先進(jìn)的第4代同步加速器輻射源，用于研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及原子特性，并計(jì)劃于2025年投入使用 。它位于新西伯利亞附近的科利佐沃科學(xué)城，由俄羅斯制造90%以上的設(shè)備，旨在為青年科研人員提供科研平臺(tái)，并推動(dòng)在生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的新知識(shí)發(fā)現(xiàn)。2024年12月18日據(jù)《科學(xué)俄羅斯》報(bào)道，西伯利亞環(huán)形光子源(SKIF)項(xiàng)目同步加速器初級(jí)階段的直線加速器成功啟動(dòng)。該直線加速器長(zhǎng)25米，其參數(shù)由熒光傳感器、光譜儀和法拉第杯等設(shè)備精確測(cè)量，與設(shè)計(jì)要求完全相符。12月29日，塔斯社援引俄羅斯部長(zhǎng)內(nèi)閣最新批準(zhǔn)的文件報(bào)道稱位于新西伯利亞地區(qū)的SKIF同步加速器發(fā)射時(shí)間將從原定的2024年12月31日推遲至2025年。這一變動(dòng)已在俄羅斯法律信息官方門戶網(wǎng)站上正式公布。
