Schweizer Lichtquelle - Swiss Light Source
Die Swiss Light Source (SLS) ist ein Synchrotron am Paul Scherrer Institut (PSI) in der Schweiz zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung hoher Helligkeit . Die Planung begann 1991, das Projekt wurde 1997 genehmigt und das erste Licht aus dem Speicherring wurde am 15. Dezember 2000 gesehen. Das experimentelle Programm begann im Juni 2001 und wird für Forschungen in den Bereichen Materialwissenschaften, Biologie und Chemie verwendet.
Hauptkomponente der SLS ist der 2,4 GeV Elektronenspeicherring von 288 m Umfang: Der Ring , der durch 36 gebildet wird Dipolmagneten von 1,4 tesla Magnetfeld, kombinierte in 12 Gruppen von jeweils drei (triple bend Achromat, TBA) für achromatische Ablenkung des Elektronenstrahls Strahl. 12 gerade Abschnitte zwischen den TBAs unterschiedlicher Länge (3 × 11,5 m, 3 × 7 m, 6 × 4 m) nehmen die Undulatormagnete auf, um ultraviolettes und Röntgenlicht mit extremer Helligkeit zu erzeugen . 3 der Dipole haben ein erhöhtes Mittelfeld von 3 Tesla , um harte Röntgenstrahlen zu erzeugen. Insgesamt 177 Quadrupolmagnete (magnetische Linsen) fokussieren den Strahl, um eine Strahlemission von 5,5 nm rad bereitzustellen . 120 Sextupolmagnete korrigieren die chromatischen Fokussierungsfehler der Quadrupole. 73 horizontale und vertikale Strahlsteuerungen werden verwendet, um die Position des Elektronenstrahls kontinuierlich zu korrigieren. Schließlich werden 24 Quadrupol-Schrägmagnete eingestellt, um jegliche Torsion des Strahls zu korrigieren und die vertikale Emission zu minimieren: 2008 wurde ein Weltrekordtiefwert von 3 pm rad erreicht.
Das SLS hat eine Photonenstrahlstabilität von 1 Mikrometer erreicht: Der Ring wird im Auflademodus betrieben, dh der gespeicherte Strom von 400 mA wird durch häufige (2–3 Minuten) Injektionen auf 2 mA konstant gehalten. Dies hält eine konstante thermische Belastung durch Synchrotronstrahlung aufrecht. Ein Rückkopplungssystem mit schneller Umlaufbahn, das die 73 Strahlpositionsmonitore und die 73 horizontalen und vertikalen Steuerungen steuert, korrigiert die Position des Elektronenstrahls 4000 Mal pro Sekunde, um Verzerrungen durch Bodenschwingungen usw. zu unterdrücken. Strahlverzerrungen durch Änderung des Undulatorstatus, wie sie während der Experimente durchgeführt wurden Minimiert durch Anwendung einer Reihe von Vorwärtskorrekturen, die einmal für die Undulatoren gemessen wurden, kümmert sich die Umlaufbahnrückmeldung um den Rest. Schließlich führen Röntgenstrahl-Positionsmonitore, die den Ort der Synchrotronstrahlung selbst messen, die endgültige Einstellung vor dem Experiment durch.
SLS verfügt über ein Booster- Synchrotron, das für den Nachfüllbetrieb optimiert ist: Es bietet eine niedrige Strahlemission von 10 nm rad für eine effiziente Strahlinjektion in den Speicherring und einen niedrigen durchschnittlichen Stromverbrauch von 30 kW. Dies wird durch einen großen Umfang von 270 m, eine große Anzahl (93) kleiner Dipolmagnete und eine geringe Apertur von nur 30 x 20 mm erreicht. Der Booster beschleunigt den Strahl bei einer Wiederholungszeit von 320 ms von 100 MeV auf 2,4 GeV (optional 2,7 GeV). Ein 100-MeV- Linearbeschleuniger als Vorinjektor vervollständigt die Anlage.
2006 wurde die SLS-FEMTO-Anlage in Betrieb genommen: Durch Wechselwirkung eines hochenergetischen (4 mJ) Kurzpulslaserpulses (50 fs fwhm) mit dem Elektronenstrahl in einem Wiggler- Magneten wird eine dünne Schicht des Elektronenstrahls moduliert Energie. Eine magnetische Schikane, die den Wiggler einklammert und eine Dispersion erzeugt, übersetzt diese Energiemodulation in eine horizontale Trennung der Scheiben vom Kernstrahl. So kann die Strahlung von den Schichten in einem nachfolgenden Undulator durch ein System von Öffnungen getrennt werden. Auf diese Weise können Röntgenimpulse mit einer Länge von 140 fs (fwhm) und einer einstellbaren Photonenenergie von 3 bis 18 keV erzeugt werden. (Diese Installation verursachte eine wesentliche Änderung des Speicherrings, was zu einer ungeraden Anzahl von 177 Quadrupolen und 73 Steeren führte.) Die FEMTO-Experimente wurden 2017 abgebrochen, da die Arbeitskräfte auf eine Versuchsstation am SwissFEL übertragen wurden .
Ab Juni 2009 SLS haben achtzehn Versuchsstationen ( Undulatoren und Ablenkmagneten ) und siebzehn Betrieb Strahlrohre .
Es gibt drei Proteinkristallographie- Strahllinien, von denen zwei teilweise von Verbänden schweizerischer Pharmaunternehmen wie Novartis , Roche , Actelion , Boehringer Ingelheim und Proteros finanziert werden .