Ученые Института ядерной физики СО РАН разработали и изготовили для Технологического института Карлсруэ в Германии и ЦЕРН в Швейцарии уникальный сверхпроводящий вигглер – устройство, предназначенное для генерации синхротронного излучения
Уникальность новой разработки, стоимость которой около миллиона евро, в использовании нового, более практичного способа охлаждения – без погружения магнита в жидкий гелий, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
Вигглер – устройство для генерации синхротронного излучения (СИ), то есть излучения, производимого электронами при движении в магнитном поле. Принцип работы вигглера основан на создании на пути частицы знакопеременного магнитного поля, которое формирует зигзагообразную траекторию движения электронов. Двигаясь «змейкой», электроны излучают СИ.
По словам старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Виталия Шкарубы, для теплоизоляции магнита используется специальное устройство – криостат, в который обычно заливается жидкий гелий, чтобы поддерживать низкую температуру. Если внутри такого криостата что-то сломалось, приходится полностью разрезать герметичный сосуд, доставать магнит, а затем опять использовать сварку.
«Мы же сделали вигглер с криостатом нового типа, в котором магнит не погружен в жидкий гелий. Охлаждение производится специальными криорефрежираторами через систему тепловых контактов. В нашем случае нужно просто нажать кнопку, и через несколько дней магнит, охладившись до нужной температуры, сможет работать в этом режиме годами»,
– рассказал Шкаруба.
Использование в вигглерах сверхпроводящих электромагнитов позволяет избежать потерь на нагрев обмоток электрическим током. Кроме того, за счет сверхпроводимости можно получать существенно более высокие магнитные поля, чем в обычных магнитных системах, а, следовательно, и более интенсивное СИ.
Вигглер установили на ускорительном комплексе ANKA в Германии, где он поможет провести эксперименты с биологическими объектами.
По словам руководителя Лаборатории технологий сверхпроводящих ондуляторов Технологического института Карлсруэ Акселя Бернхарда, вигглер будет использоваться в качестве источника излучения для рентгеноскопического канала.
«Он обеспечит яркие жесткие рентгеновские лучи для микроскопа MiQA, который будет применяться в материаловедении и науках о жизни»,
– пояснил Аксель Бернхард.
В ЦЕРН разработка станет испытательным полигоном по отработке технологий для разрабатываемого линейного коллайдера CLIC. Детище ИЯФ СО РАН станет прототипом вигглера для затухательных колец разрабатываемого в ЦЕРН линейного коллайдера CLIC. Подобных вигглеров в проектируемом ускорительном комплексе должно быть около сотни.
Европейские ученые уже приступили к работе с вигглером.
«Мы начали с базовых экспериментов по проверке работоспособности и надежности всей системы, – комментирует Аксель Бернхард, – в частности, криогенной. В затухательных кольцах CLIC будет напряженный режим работы для сверхпроводящих магнитов. В наших первых тестах вигглер оказался очень надежным. В настоящее время мы готовимся к экспериментам по изучению влияния вигглера на динамику пучков в накопителе ANKA. Рентгеновский микроскоп планируем ввести в эксплуатацию во второй половине 2016 года».