Линейный ускоритель (линак) — это важнейшая «система жизнеобеспечения» синхротрона. Для формирования синхротронного излучения необходимо сначала получить электроны очень высокой энергии. Именно в линаке формируется пучок электронов, который поступает в бустер-синхротрон, а потом в накопитель-источник синхротронного излучения, после чего синхротронное излучение попадает к пользователям установки. Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) установили около половины оборудования линейного ускорителя Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») в помещениях ЦКП.
В линейном ускорителе необходимо получить энергию частиц 200 мегаэлектронвольт (МэВ), 55 сгустков электронов с периодом 5,6 наносекунд (нс), с зарядом в каждом сгустке 0,3 нанокулона (нКл). Длина каждого сгустка составляет несколько миллиметров.
Оборудование линейного ускорителя
В линаке электроны быстро набирают скорость, близкую к скорости света, а их траектория корректируется магнитной системой. Уже сформированные в линейном ускорителе сгустки электронов с частотой 1 Гц поступают в бустер-синхротрон. Здесь пучок ускоряется до 3 гигаэлектронвольт и перепускается в накопитель. В накопителе пучки электронов движутся по круговой орбите, которая формируется поворотными магнитами, и испускают синхротронное излучение, поступающее пользователям центра: биологам, химикам, геологам, материаловедам и другим специалистам. С его помощью они проводят свои работы, например, определяют элементный состав вещества, изучают свойства новых материалов, исследуют быстропротекающие процессы, расшифровывают структуру белков и многое другое.
«К настоящему моменту мы установили часть ускоряющих структур и магнитных элементов линейного ускорителя, сегодня начинаем устанавливать подставки для волноводной системы, после чего будем монтировать сами волноводы. Волновод — это так называемая фидерная линия, её протяжённость составляет 10 метров. По волноводу мощность от клистрона передаётся к ускоряющим структурам. Волновод — это вакуумное изделие, оно требует аккуратного монтажа множества вакуумных фланцев, которые необходимо правильно совместить.
Таким образом, на сегодняшний день установлено около половины оборудования линейного ускорителя. Сборкой эту работу назвать пока нельзя, поскольку мы ещё не соединили эти элементы вакуумными камерами и не установили на них систему диагностики. Эти работы и станут следующим шагом, а также демонтаж в ИЯФ и сборка в Кольцово одной из частей линейного ускорителя — линака-20. Перечисленные этапы полностью соответствуют графику работ Института ядерной физики по монтажу оборудования синхротрона», — прокомментировал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Алексей Левичев.
Длина линейного ускорителя составляет около 35 метров, он расположен в радиационно защищённом зале размером 40 на 6 метров. Соседнее помещение будет оборудовано под клистронную галерею. Клистрон — это преобразователь энергии электронного пучка в энергию СВЧ-колебаний. Благодаря этому устройству небольшая СВЧ-мощность, которая подаётся на вход клистрона, на выходе усиливается более чем в сто тысяч раз. Помещение для клистронов полностью готово, его наполнение оборудованием начнется после окончания установки линейного ускорителя.
Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» — проект класса «мегасайенс» с синхротроном поколения 4+, который строится в новосибирском наукограде Кольцово.
ЦКП «СКИФ» представляет собой комплекс из 34 зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования, обеспечивающий выполнение научных исследований на пучках синхротронного излучения (СИ). Генеральным конструктором и изготовителем оборудования ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ» выступает Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.
Уникальные характеристики нового источника СИ позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Также ЦКП «СКИФ» поможет решить актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий.
Сибирский кольцевой источник фотонов создаётся в рамках национального проекта «Наука и университеты» для развития современной сети источников синхротронного излучения нового поколения в России.
Источник: ИЯФ СО РАН.