先进光源(ALS)是美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的一个科研基础设施。其重大更新项目的初步设计、规划和研发工作已获得联邦批准,该升级项目将使X光束的亮度提高至少100倍,结构更有序,有助于更好地揭示复杂化学反应过程和新材料中的纳米级细节,扩大科学探索的范围。
伯克利实验室主任Mike Witherell表示:“这项升级可能会使伯克利实验室在接下来的25年中,保持在软X射线研究领域的领导地位,也将确保先进光源在伯克利实验室的核心地位。”
先进光源主任Steve Kevan补充道:“这项升级将拓展科学前沿,有利于开展对材料和现象的研究,刷新先进光源的创新能力,吸引世界各地最优秀的研究人员与我们的科学家协作开展实验。”
能源部已获得启动先进光源启动其工程和设计工作的授权,通过提高光源光束的亮度,实现更精确的聚焦,推动广泛的科学研究。此升级工程成被称为“ALS-U”。
升级后先进光源将成为世界上最亮的基于存储环的软X射线源。升级过程中,当前100微米的X射线束将被压缩到几微米,把更多的光聚焦在更小的点上,大幅提高先进光源的亮度。升级后的X射线具备“相干性”,科学家能够开展更复杂、无序样品的高精度研究。ALS-U的软X射线光高相干性将接近理论极限。
未来研究人员可以在更自然的状态下获取材料,消除任何振动,更近距离地观察物质的结构,分辨率达到纳米级,在更小尺度探索多层数据存储材料的磁属性,对电磁化学及其他反应开展新的观察,有利于提高数据采集速度,加速实验进程。
ALS-U项目主管David Robin称,升级工程是一项巨大的工程,需要利用实验室的加速器物理学家、机械与电子工程学家、计算机科学家、光束线光学与控制专家以及项目管理人员等专家的专业知识和技能。
项目将移除400多吨与现有ALS存储环相关的设备,取而代之的是一种被称为“多偏转消色散晶格”磁阵,增加一个辅助“积聚环”以增强光束亮度。此外,已针对ALS-U光束的高亮度和相干性,优化了几个新的ALS光束线,并且计划进行其他的光束线升级。该项目将保留现有的标志性圆顶建筑。