スイスFEL

スイスFELは、ポール・シェラー研究所（PSI）のX線自由電子レーザーで、2016年12月に開設されました。[ 1 ]

SwissFELの設計は、1Åから70Åの波長範囲でX線パルスを生成するように最適化されています。全長は740メートル弱と、システム構成は比較的コンパクトです。SwissFELの建設工事は2013年春に開始されました。[ 2 ]建物の完成後、技術コンポーネントの設置は2015年初頭に開始されました。 [ 3 ]最初のパイロット実験は2017年に実施されました。 [ 4 ] [ 5 ] 2018年には、最初のビームラインであるARAMISが稼働を開始しました。2番目のビームラインであるATHOSは、2020年6月に稼働を開始しました。[ 6 ]

SwissFELには2つのビームラインがあり、アルヴラ、ベルニナ、クリスタリナの各エンドステーションを擁する硬X線ビームラインARAMIS（λ=0.1-0.7 nm）と、マロヤとフルカの各エンドステーションを擁する軟X線ビームラインATHOS（λ=0.65-5.0 nm）である。[ 7 ] ARAMISは非常に高エネルギーの短波X線を放射し、原子が高速で移動する過程を観察することができる。ATHOSはより低エネルギーでより軟らかいX線を放射し、原子や分子が新しい化学結合を形成する様子を観察することができる。総建設費は約2億7500万スイスフランである。[ 8 ]

場所

SwissFELはPSIキャンパス近くのヴュレンリンガーの森に建設されました。そこでは温度変動と振動が特に小さく、運用が簡素化されています。ビームチャネル内の温度は、理想的な24℃から0.1℃以上逸脱してはなりません。そうでなければ、わずかな材料の膨張が測定結果を歪めたり、実験を完全に妨げたりする可能性があるためです。[ 9 ]長い建物の大部分が土と砂利で覆われているのもこのためです。同時に、これにより、多くの絶滅危惧種の植物や動物の自然の生息地として機能する、いわゆるアルカリ性草原ビオトープが形成されました。[ 10 ]

仕組み

SwissFELは基本的に4つの構成要素から構成されています。電子源、線形加速器、アンジュレータ、そして計測ステーションです。電子はパルスレーザーによって銅の円盤から放出されます。放出された電子の雲は加速され、電場によって束ねられます。そして線形加速器に導かれ、そこで高周波の交流電流によってさらに加速されます。電子はアンジュレータ（交互に配置された双極子磁石の集合体）を通過します。これにより、電子はスラロームコースを進むことになります。方向転換するたびに、電子はX線を放出します。これにより、レーザーのような特性を持つX線ビームが生成され、計測ステーションでの実験に使用することができます。[ 11 ]

X線ビームは最大10ギガワットの高出力で、非常に高速にパルス照射されます。1秒間に最大100回のフラッシュ[ 9 ] 、それぞれの持続時間はわずか1～60フェムト秒です。パルスは非常に明るいため、原子や分子の動きを捉えたフィルムを作成することができます[ 10 ] 。世界には、これと同等の規模のX線レーザー施設は他に4つしかありません[ 12 ] 。

応用分野

SwissFELのようなX線レーザーは、例えば、電子機器の小型化をさらに進めることを目指した新材料の研究に使用できます。触媒反応の過程を原子レベルで追跡することで、反応を最適化し、環境技術や化学産業における資源効率を向上させることができます。生物医学研究者は、新薬を開発するために、重要なタンパク質の構造と物質との反応を詳細に観察することができます。[ 10 ] [ 11 ]

参考文献

  1. ^ 「SwissFEL発足式」ポール・シェラー研究所。2020年3月16日閲覧
  2. ^ 「ヴュレンリンゲンの森での建設開始」ポール・シェラー研究所。2020年3月16日閲覧。
  3. ^ 「SwissFEL 、組み立て準備完了」ポール・シェラー研究所。2020年3月16日閲覧。
  4. ^ 「SwissFELで初の実験が成功裏に実施」ポール・シェラー研究所。2020年3月16日閲覧。
  5. ^ 「SwissFEL-AlvraにおけるOLEDシステムにおける紫外線光誘起電荷移動に関する初のパイロット実験」ポール・シェラー研究所。 2020年3月16日閲覧。
  6. ^ 「スイスFELマロヤ・エンドステーションの初観測」ポール・シェラー研究所。2025年4月2日閲覧。
  7. ^ 「SwissFEL ARAMISおよびATHOSビームライン」ポール・シェラー研究所。 2025年4月2日閲覧。
  8. ^ 「ヴュレンリンゲンの森のハリウッド」ポール・シェラー研究所。2020年3月16日閲覧。
  9. ^ a b「完璧なビームラインは見過ごされる」ポール・シェラー研究所。2020年3月16日閲覧。
  10. ^ a b c「SwissFEL X線自由電子レーザー」ポール・シェラー研究所。 2020年3月16日閲覧。
  11. ^ a b「SwissFEL – ポール・シェラー研究所の新しい大規模施設」ポール・シェラー研究所2020年3月16日閲覧。
  12. ^ Walter Hagenbüchle (2018-10-14). 「Das Paul-Scherrer-Institut betreibt jene Art von Forschung, die einen langen Atem braucht」。ノイエ・ツルヒャー・ツァイトゥング。2020年3月16日に取得。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SwissFEL&oldid=1332894819」より引用