Ученые создали устройство, которое поможет разглядеть атомы на синхротроне СКИФ⁠⁠

В Новосибирске специалисты Института ядерной физики завершили сборку и начали тестирование особого ондулятора — ключевого прибора для строящегося ускорительного комплекса СКИФ. Осенью его установят в тоннель накопительного кольца.

Ондулятор — это магнитная система, которая заставляет летящий с огромной скоростью пучок электронов колебаться, превращая его в источник мощного синхротронного излучения. Это излучение, подобное очень яркому рентгену, необходимо ученым для изучения структуры веществ на атомном уровне.

Новый ондулятор — нестандартная разработка. Если обычные устройства заставляют электроны колебаться только в горизонтальной плоскости, эта модель может создавать магнитное поле как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

«Попадая в ондулятор, электроны начинают лететь по синусоидальной траектории и на каждом таком изгибе излучать,  – прокомментировал заведующий сектором ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Константин Золотарев. – Особенность ондуляторов , в отличие от тех же вигглеров, в том, что отдельные фотоны, излученные с разных полюсов ондулятора, могут интерферировать между собой. Таким образом они усиливают друг друга, если совпадают по фазе, или гасят, в противном случае. Это позволяет получать существенное увеличение интенсивности СИ для  определенных длинах волн».  

Эта возможность пригодится на научной станции «Электронная структура», для которой и создан ондулятор. Здесь будут исследовать, например, катализаторы для химической промышленности и новые материалы для электроники.

«Стандартный ондулятор – планарный, его полюса, располагающиеся сверху и снизу вакуумной камеры, создают вертикальное магнитное поле, которое, в свою очередь, заставляет электроны отклоняться в горизонтальной плоскости от своей равновесной орбиты то вправо, то влево, – добавил научный сотрудник ИЯФ СО РАН Денис Гуров. – Но в данной конструкции ондулятора есть еще боковые полюса, которые позволяют создавать также знакопеременное магнитное поле в горизонтальной плоскости. Оно, соответственно, вызывает движение электронов в вертикальной плоскости. Чтоб получить две различные ориентации поля, можно использовать постоянные магниты на сверхпроводниках, но здесь мы использовали обычные теплые электромагнитные катушки из меди с водяным охлаждением внутри. Полюса (46 вертикальных и 92 горизонтальных) – это такие штыри прямоугольного сечения, установленные на железном магнитопроводе. Вокруг на них устанавливаются катушки, присоединенные к источнику стабилизированного тока. Собственно, от того, какой ток подается на эти катушки, такая получается величина магнитного поля. Максимальные значения вертикального магнитного поля составляет 5 килоГаусс, а горизонтального – 1 килоГаусс. А дальше вопрос комбинации: можно включить только вертикальное поле – это планарный режим, или когда горизонтальное и вертикальное поле равной величины – циркулярный режим, а можно одновременно и то, и другое в различных пропорциях. Есть еще режим работы ондулятора, способный подавить при помощи катушек коррекции третью гармонику ондуляторого излучения».

Прибор длиной почти пять метров станет самым крупным устройством такого типа на комплексе. Его необходимо установить до того, как замкнут основное кольцо ускорителя, поэтому работы идут по строгому графику. Сейчас устройство проверяют, измеряя его магнитные поля во всех режимах, чтобы убедиться, что оно не нарушит работу всего пучка электронов. После успешного завершения испытаний ондулятор отправят на монтаж, рассказали в ИЯФ.

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь.