9月18日,俄羅斯科學院西伯利亞研究所(INP SB RAS)專家已完成西伯利亞環光子源共享使用中心(SKIF)儲存環上帶永磁體的偶極子(內部稱BPC)的組裝,16個裝置均通過測量,磁場強度達2.15特斯拉,將產生超強同步輻射(SR),擴展該源實驗能力。
SKIF集體使用中心的加速器綜合體包含電子源、直線加速器、增強同步加速器、電子束傳輸通道和主儲存環。主加速環有周長476米的環形真空室,帶電粒子束在其中以接近光速旋轉,將同步輻射源分配給用戶,用于結構病毒學、蛋白質晶體學、材料科學等多領域研究。該中心將SR源歸類為第四代+,其關鍵特性之一是前所未有的低發射率(約73皮米·拉德),此參數決定SR亮度,在儲存環中實現,儲存環磁系統由多種類型磁體組成。
INP SB RAS部門負責人、物理學和數學博士Alexander Starostenko稱,物理學設計理念為實現超低發射率需用磁場弱的彎曲磁體發“軟”輻射,但科學家對硬X射線需求高,為擴展SKIF實驗能力,提出在環上安裝16個短且強的彎曲磁體產生硬SR的想法。制造此類偶極子極具挑戰,研究表明需用永磁體。最初規格要求磁場強度2.05特斯拉,因選用抗退磁性能更強的永磁體品牌及特殊49K2F(Permendur)材料,實現了更高強度。目前16塊BPC磁體已組裝并測量,磁場強度達2.15特斯拉。
專家表示,組裝比磁場測量更具挑戰性。俄羅斯科學院西伯利亞原子能研究所(INP SB RAS)研究員塔季揚娜·雷比茨卡婭稱,偶極子通常采用電磁線圈設計,但為在保持BPC結構緊湊時達到所需磁場,決定采用永磁體。線圈產生的磁場電流可隨時關閉方便組裝,而永磁體無法關閉,其設計結構兩半間吸引力約兩噸,是工程挑戰。
偶極子組裝分18個不同階段,按嚴格順序進行,組裝一塊BPC磁體需兩個完整工作日,由經驗豐富團隊借助專門工具完成。亞歷山大·斯塔羅斯堅科稱,最終推入偶極子的磁鐵能量高達160焦耳,飛出會造成沖擊,10焦耳能量釋放到人體就足以造成嚴重傷害,所以組裝是精細工作,需訓練有素人員,工作站配備各種安全裝置。
SKIF共享中心是第四代及以上同步輻射源,位于新西伯利亞州,屬于“科學與大學”國家項目,根據2019年7月25日俄羅斯總統令建設,由俄羅斯聯邦總統駐西伯利亞聯邦區全權代表特別監督。其客戶和開發商是俄羅斯科學院西伯利亞分院博列斯科夫催化研究所、中央設計技術研究院(JSC CPTI,隸屬俄羅斯國家原子能公司(Rosatom)的燃料公司TVEL),總承包商是俄羅斯國家原子能公司的子公司Titan-2 Concern,俄羅斯科學院西伯利亞分院布德克爾核物理研究所是其技術復雜設備制造和調試的唯一承包商。