アストリッド2

北緯56度10分3.558秒 東経10度11分54.369秒 / 北緯56.16765500度 東経10.19843583度 / 56.16765500; 10.19843583

オーフス貯蔵リング施設センターのロゴ

ASTRID2は、オーフス大学物理天文学部のシンクロトロン光源です。ASTRID2は、オーフス貯蔵リング施設センター（ISA）によって設計、建設、運用されています。

ASTRID2シンクロトロン光源

2012年3月時点のASTRID2
ASTRID2の3Dレンダリング

2008年、ISAは旧型の光源ASTRID（下記参照）に代わる、新しい高輝度シンクロトロン蓄積リングASTRID2の建設資金を獲得しました。この第三世代光源はシンクロトロン放射を生成し、紫外線から軟X線までの波長範囲で調整可能な光線を提供します。[ 1 ] [ 2 ]

その自然エミッタンスは12nmで、旧ASTRID源の10分の1以下です。リングの建設は2011年に始まり、2012年4月にはリング全体が真空状態となり、試験の準備が整いました。最初のビームは2012年5月14日（月）にASTRID2リングに入射され、ASTRID2の最初のフルターンは2012年7月10日（火）に完了しました。2012年11月2日には、初めてRFによる蓄積ビームが達成されました。ASTRID2の試運転は2013年に順調に進み、2013年9月13日には200mAの電流がASTRID2に蓄積され、200mAでのトップアップに成功しました。そのわずか数か月後には、最初の外部ユーザーがAU-UVビームラインで実験を行いました。 2014年には、ASTRIDからアップグレードおよび移管されたAU-SGM3、AU-Matline、AU-CDビームラインが稼働を開始し、2014年半ばまでにすべてのビームラインが完全に稼働しました。2016年初頭には、まったく新しいビームラインであるAMOLineが稼働し、最新のビームラインであるAU-SGM4は2019年に稼働しました。

技術的な詳細

ASTRID2施設の概略図

周長45.7 mの蓄積リングASTRID2は、旧ASTRIDリングに隣接する専用ホールに設置されています。ASTRID2は六角形構造で、12個の複合機能30°磁石が6つの二重アクロマートユニットとして桁上に設置されています。これらのユニットは、四極子、六極子、そして補正器を備えた桁上に設置されており、放射輝度を2桁以上向上させます。2つの直線部はRFと入射に使用され、さらに長さ2.9 mまでの4つの直線部は挿入光源として利用可能です。

電子は100MeVレーストラック型マイクロトロン[ 3 ]で生成され、ASTRIDブースターリングに入射され、580MeVまで昇圧される。ビームはASTRIDから21mのビームラインを経由してASTRID2に輸送され、ASTRID2リングの一部の下を通過する。電子はASTRID2の蓄積エネルギー（580MeV）で入射されるため、準一定電子電流を維持するための継続的なトップアップが可能となる。

ASTRID2には現在、挿入光源からのビームラインが4本と、偏向電磁石からのビームラインが3本あります。ASTRID2は580MeVで運転され、可視光から約1keV（1nm）までの光子エネルギーに最適化されています。パラメータは以下の表に示されており、比較のために旧型ASTRIDのパラメータも含まれています。

技術的パラメータ

以下の表は、ASTRID2 の一般的な動作パラメータと、ASTRID が電子蓄積モードで動作したときのパラメータを比較したものです。

パラメータ アストリッド2 アストリッド
最大エネルギー / MeV 580 580
最大電流 / mA 290（2017年） 286（2005年）
標準蓄積電流 / mA 180 180～220
寿命（160 mA時） 無制限（トップアップ） 100～120時間
水平放射率 / nm 12 140
RF周波数/MHz 104.9 104.9
房の数 16 14
SR臨界エネルギー / keV 0.238 0.38
直線部（長さ/m） 6 (2.9) 4 (2.0)

ASTRID2のビームライン

ASTRID2には7本の放射光ビームラインが稼働しています。各ビームラインの特徴は以下の表にまとめられており、配置図は概略図に示されています。各ビームラインの詳細情報と説明については、表内のリンクをクリックしてください。

ASTRID2ビームライン[ 4 ]
駅 ソース スペクトル範囲( λ ) [ nb 1 ]解像度 典型的なフラックス（10 11光子/秒）アプリケーション
eVナノメートル格子
AU-マットライン多極子ウィグラー20～700 1.8～622 200～3500 1 材料と表面科学
AU-AMOラインアンジュレーター15～150 8.3–2482 10,000～25,000 10～1,000 原子・分子物理学
AU-SGM3アンジュレーター 12～150 8.3～1033 15,000 2 材料と表面科学
AU-SGM4 アンジュレーター 12～150 8.3～1033 15,000 2 材料と表面科学
AU-UV曲げ磁石1.8～12 105～7002 1,000～5,000 2 CD分光法、光生物学、UV分光法
AU-CD曲げ磁石 1.8～9.9125～700 1 500未満 10 生物物理学、CD分光法
AU-IR [ 5 ]偏向磁石からのエッジ放射 0.062～2620～20,000 1 <0.5 cm −1（分光計） 100 生物学、凝縮材料
  1. ^ eV と nm 間の変換はイタリック体で表示されます。

アストリッド

2010年のアストリッドの様子

ASTRID蓄積リングは1989年から2013年まで運用され、第3世代のASTRID2光源に置き換えられました。リングは現在、ASTRID2のブースター入射リングとして使用されています。ASTRIDの設計は1985年に始まりました。[ 6 ]リングの元々のコンセプトは、レーザー分光およびレーザー冷却実験と原子衝突研究のために低エネルギー重イオンを蓄積することでした。[ 7 ]設計段階ですぐに、リング内に高エネルギー電子ビームを蓄積することも可能であることが認識され、ASTRIDは紫外線から軟X線領域の光子を提供するシンクロトロン放射（SR）源として動作できるようになりました。1988年、オーフス大学自然科学部はシンクロトロン放射研究の機器センターを設立するために1670万デンマーククローネを授与され、ISAが設立されました。 1989年後半にはASTRIDはイオン貯蔵モードで稼働し、貯蔵されたLi +イオンビームを1 mKまでレーザー冷却する最初の実験が行われた。 [ 8 ]

ASTRIDにおける電子の蓄積は1991年に初めて開始され、この時までにシンクロトロン光を利用するための2つのビームライン、表面科学ビームライン（SX700）とX線顕微鏡（XM）が建設されていました。ASTRIDにおけるイオン蓄積は1990年代初頭の主流となり、質量1（水素原子）から840（炭素70クラスター）までの正イオンと負イオンの両方を蓄積する多くの実験に成功しました。一方、ISAにおけるシンクロトロン放射に基づく研究は拡大し、1995年までにASTRIDはイオン蓄積モードとシンクロトロン放射モードで50%ずつ稼働するようになりました。 1998年にイオン蓄積リング（ELISA）が建設され、シンクロトロン放射光に対する需要が高まった（2000年までにASTRIDにはシンクロトロン放射光を使用するビームラインが7本設置された）ため、イオン蓄積運転は徐々に縮小され、最終的に2005年にASTRIDはイオン蓄積モードでの運転を最後に終了した。その後、ASTRIDは電子蓄積モードで運転され、年間を通してシンクロトロン放射光を生成した。リングのメンテナンスと開発のための停止期間を挟み、3～4回の電子蓄積運転が行われた。この運転は、2013年に新しいASTRID2光源が稼働するまで続いた。

ASTRID回路図

ASTRID蓄積「リング」は、円周わずか40mですが、実際には正方形で、45度双極子偏向磁石2個を4組ずつ配置しています。電子の水平および垂直収束には8対の四極子磁石が使用され、色度補正には8対の六極子磁石が使用されています。電子は100MeVレーストラック型マイクロトロンからセプタム磁石を介して4～5mAのパルスでリングに注入され、105MHzのRFシステムによって捕捉されます。このシステムは、RFキャビティを通過する際に電子を集束・加速します。これらの電子パルスの多くは100MeVで蓄積され、リング内で180mAを超える電流に達します。その後、ビーム損失は無視できる程度に抑えられ、580MeVまで加速されます。160mAでの蓄積ビームの寿命は100～120時間でした。

参照

参考文献

  1. ^ Hertel、N. (2011)。 「ASTRID2: デンマークの新しい低エミッタンス SR ソース」。放射光ニュース。24 (1): 19–23。書誌コード: 2011SRNew..24Q..19H。土井: 10.1080/08940886.2011.550553。S2CID  122358663。
  2. ^ 「ASTRID2 – 究極のシンクロトロン放射源」 .ストレージリング施設センター. 2009年9月3日. 2009年1月31日閲覧。
  3. ^ 「100MeVレーストラックマイクロトロン」 .ストレージリング施設センター. 2009年6月13日. 2021年1月7日閲覧。
  4. ^ 「ASTRID2のビームライン」貯蔵リング施設センター、2017年9月29日。 2021年1月7日閲覧。
  5. ^ Li, ZS; et al. (2016). 「ASTRID2の新しいIRビームラインの設計」 AIP会議論文集. 1741 (10): 1238– 1241. doi : 10.1063/1.4952863 .
  6. ^ Stensgaard、R. (1988)。 「ASTRID – オーフスストレージリング」。フィジカ・スクリプタ。22 : 315– 317。Bibcode : 1988PhST...22..315S。土井: 10.1088/0031-8949/1988/T22/051。S2CID 250772522。 
  7. ^ Hangst, JS; et al. (1992). 「ASTRIDにおける蓄積イオンのレーザー冷却：イオンと電子の蓄積リング」.核物理研究における計測と方法 セクションB. 68 ( 1–4 ) : 17–22 . Bibcode : 1992NIMPB..68...17H . doi : 10.1016/0168-583X(92)96042-W .
  8. ^ Hangst, JS; et al. (1991). 「蓄積イオンビームの1 mKへのレーザー冷却」. Physical Review Letters . 67 (10): 1238– 1241. Bibcode : 1991PhRvL..67.1238H . doi : 10.1103/PhysRevLett.67.1238 . PMID 10044095 . 
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