고급 광원

Advanced Light Source
어드밴스트 광원은 샌프란시스코 만이 내려다보이는 언덕에 자리잡고 있다.

ALS(Advanced Light Source, ALS)는 캘리포니아 버클리 소재 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구 시설이다. 세계에서 가장 밝은 자외선과 부드러운 X선 광원 중 하나인 ALS는 에너지 범위에서 최초의 "제3세대" 싱크로트론 광원으로[1], 전 세계 연구자들이 과학 실험에 사용할 수 있는 강력하고 일관성 있는 단파장 광원을 여러 개 제공한다. 미국 에너지부(DOE)가 후원하고 캘리포니아 대학이 운영한다. 2018년 6월 스티븐 케반은 ALS 감독이 됐다.[2]

사용자

ALS는 매년 전 세계 학술, 산업, 정부 연구소에서 약 2,000명의 연구원("사용자")에게 서비스를 제공하고 있다. ALS에서의 실험은 연간 5,000시간 이상 동시에 작동할 수 있는 거의 40개의 빔라인에서 수행되며, 그 결과 다양한 분야에서 연간 1,000건 가까운 과학 간행물이 만들어진다. 적격 연구자는 ALS 빔라인을 사용할 것을 제안할 수 있다. 안전 점검은 ALS에서 빔 시간을 신청하는 연구자들로부터 받은 가장 중요한 제안 중에서 선택하는데 사용된다. 사용자의 연구가 비수용적인 경우(즉, 사용자는 공개 문헌에 결과를 게시할 계획) 빔 타임에 대해서는 요금을 부과하지 않는다. 약 16%의 사용자들이 미국 밖에서 온다.

작동 방식

고급 광원 로렌스 버클리 국립 연구소의 저장 링 내부. 큰 자석은 초당 140만 번 링을 돌면서 전자빔을 구부리고 조향하며 초점을 맞춘다.

빛의 속도 근처를 여행하는 전자 뭉치는 ALS 저장 링에서 자석에 의해 거의 원형 경로로 강제된다. 이 자석들 사이에는 "유연체"라고 불리는 장치에서 수십 개의 서로 다른 극성의 자석에 의해 전자가 회전과 같은 경로로 강제되는 직선 구간이 있다. 이러한 자석의 영향으로 전자는 적외선으로부터 가시광선, 자외선, X선 체계를 통해 전자기 방사 빔을 방출한다. 전자 경로의 방향을 따라 시준된 결과 빔은 실험 엔드스테이션에서 기기로 빔선을 아래로 비춘다.

연구 영역

저에너지 소프트 X선 광선은 ALS의 특기로, 중요한 틈새를 메우고 다른 DOE 광원 시설을 보완한다. 초전도 자석이 전자의 경로에 "초고속"을 생성하는 위치에서도 고에너지 X선을 이용할 수 있다. 부드러운 X선은 물질의 전자적 구조를 특성화하고 원소 및 화학적 특수성을 가진 미세한 구조를 드러내는 데 사용된다. 재료과학, 생물학, 화학, 물리학, 환경과학에 대한 연구는 이러한 능력을 이용한다.

지속적인 연구 주제 및 기술

  • 물질의 전자적 구조 조사
  • 광학 및 광석학자를 대상으로 차세대 광석학 테스트
  • 자성 물질 이해
  • 3D 생물학적 이미징
  • 단백질 결정학
  • 오존 광화학
  • 세포의 X선 현미경 검사
  • 화학 반응 역학
  • 원자 및 분자 물리학
  • 극자외선 석판법
  • 싱크로트론 적외선 나노 스펙트럼 분석(SINS)

과학 기술 혁신 및 발전

  • 전기차 및 모바일 전자제품용 리튬이온 배터리 오래 지속
  • 소형 데이터 스토리지를 위한 나노스케일 자기 영상 촬영
  • 유연하고 생산하기 쉬운 플라스틱 태양전지
  • 깨끗하고 재생 가능한 에너지를 위한 "인공 광합성" 활용
  • 청정연료를 위한 미세조정 연소
  • 연료전지, 오염관리 또는 연료정밀화를 위한 보다 효과적인 화학반응
  • 미생물을 사용하여 환경 속의 독소를 정화한다.
  • 재생 가능한 풍부한 플랜트에서 나오는 값싼 바이오 연료
  • 합리적인 약물 설계를 위한 단백질 구조 해결
  • 보다 강력한 컴퓨터를 위한 보다 작은 트랜지스터 생산
ALS 눈금에서 스토리지 링 보기

역사

1980년대 초 데이비드 셜리 전 LBNL 이사가 ALS를 처음 제안했을 때 회의론자들은 부드러운 X선과 자외선에 최적화된 싱크로트론의 사용을 의심했다. 대니얼 켐라 전 ALS 소장에 따르면 "ALS와 같은 3세대 소프트 x-ray 시설의 과학적 사례는 항상 근본적으로 건전했다. 하지만, 더 큰 과학계가 그것이 힘든 싸움이었다고 믿게 한 것은."[3]

1987년 레이건 행정부 예산은 ALS 건설을 위해 150만 달러를 배정했다.[4] 1987년에 계획과 설계 과정이 시작되었고 1988년에 지반이 깨졌으며 1993년에 공사가 완료되었다. 이 새 건물은 아서 브라운 주니어(샌프란시스코 코이트 타워 설계자)가 설계한 1930년대 돔 구조물을 통합해 E. O. 로렌스의 184인치 사이클로트론을 수용했는데, 이 사이클로트론은 1939년 노벨 물리학상을 받았다.

ALS는 1993년 3월에 임관되었으며, 공식 헌신은 1993년 10월 22일 오전에 이루어졌다.

ALS는 뛰어난 과학을 추구하면서 ALS를 과학의 최전방에 유지할 수 있는 설비 업그레이드를 보장하는 전략적 계획을 개발했다.

ALS-U

ALS(A)와 ALS-U(B)의 빔 프로파일 비교. ALS-U의 고도로 집중된 빔은 새로운 과학 발전을 가능하게 할 것이다.

ALS-U라고 불리는 새로운 프로젝트가 ALS를 업그레이드하기 위해 일하고 있다. 최근의 가속기 물리학의 획기적인 발전은 현재 기존 ALS의 그것보다 적어도 100배 더 밝은 부드러운 X선 광선의 고도로 집중된 빔의 생산을 가능하게 한다.[5]

스토리지 링은 새로운 축전지 링뿐만 아니라 많은 새로운 업그레이드를 받을 것이다. 이 새로운 링은 멀티벤드 아크로마트(MBA) 격자로 불리는 밀도 있고 원형 배열로 배열된 강력하고 컴팩트한 자석을 사용할 것이다. 가속기 단지에 대한 다른 개선사항들과 함께, 업그레이드된 기계는 전례 없는 세부사항으로 물질을 탐사하기 위해 밝고 안정적인 고에너지 광선을 생산할 것이다.[5]

참조

  1. ^ "X-Ray Light Sources U.S. DOE Office of Science (SC)". Science.energy.gov. Retrieved 2019-05-04.
  2. ^ "Steve Kevan Named New Director of the Advanced Light Source". News Center. 2018-06-06. Retrieved 2018-06-10.
  3. ^ "Shining the Light on a Decade of Great Science". News Center. 9 January 2004.
  4. ^ Chow, Shong (6 February 1986). "Reagan wants a $94 million X-ray at LBL". The Daily Californian. p. 1.
  5. ^ a b "Overview". ALS. U.S. Department of Energy. Retrieved 2020-01-26.Public Domain 이 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..

외부 링크

좌표: 37°52′33″N 122°14′55″w / 37.8757°N 122.2485°W / 37.8757; -122.2485