المصدر الوطني الثاني لضوء السنكروترون

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ مصدر الضوء السنكروتروني الوطني الثاني (NSLS-II) في مختبر بروكهافن الوطني (BNL) في أبتون، نيويورك، مرفقًا بحثيًا وطنيًا للمستخدمين، ممولًا بشكل أساسي من قِبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية . ويُعتبر NSLS-II مصدرًا للضوء السنكروتروني ، مصممًا لإنتاج أشعة سينية أكثر سطوعًا بعشرة آلاف مرة من مصدر الضوء الأصلي في مختبر بروكهافن الوطني، وهو مصدر الضوء السنكروتروني الوطني (NSLS). يدعم NSLS-II الأبحاث في مجالات أمن الطاقة ، وتصنيع المواد المتقدمة، والبيئة، والصحة البشرية. [ 4 ]

صورة خارجية لمرفق مصدر الضوء السنكروتروني الوطني الثاني، تم التقاطها في 22 يوليو 2012 خلال الجولة العامة "أيام الأحد الصيفية" في مختبر بروكهافن الوطني.

المستخدمون والشركاء

المستخدمون

لاستخدام نظام NSLS-II، يُقدّم الباحثون مقترحًا يخضع لمراجعة الأقران. [ 5 ] في عام 2023، خدم نظام NSLS-II أكثر من 1885 باحثًا من مختبرات أكاديمية وصناعية وحكومية حول العالم. [ 6 ]

الشركاء

يضمّ مرفق NSLS-II شراكات مع مؤسسات عامة وخاصة تضافرت جهودها لتمويل بناء وتشغيل بعض خطوط الحزم الضوئية التابعة له. وتشمل هذه الشراكات مركز المواد النانوية الوظيفية التابع لمختبر بروكهافن الوطني والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا .

خطوط الشعاع

يضمّ مرفق NSLS-II حاليًا 29 خطًا شعاعيًا (محطة تجريبية) مفتوحة للتشغيل. [ 7 ] وعند اكتمال المرفق، من المتوقع أن يكون NSLS-II قادرًا على دعم حوالي 58 خطًا شعاعيًا إجمالًا. [ 8 ]

تُصنَّف خطوط الحزم في مرفق الإشعاع السنكروتروني الوطني الثاني (NSLS-II) ضمن سبعة برامج علمية: طرق الأشعة السينية الصلبة ، والتحليل الطيفي ، والتصوير المجهري ، والتصوير الحيوي ، وعلم الأحياء البنيوي ، وتقنيات البنية الإلكترونية، والتشتت المعقد. تجمع هذه البرامج خطوط الحزم التي توفر أنواعًا متشابهة من تقنيات البحث لدراسة سلوك المادة وبنيتها.

طرق الأشعة السينية الصلبة

التحليل الطيفي

  • 6-BM: خط شعاع لقياس المواد (BMM)
  • 7-BM: امتصاص وتشتت الأشعة السينية السريع (QAS)
  • 7-ID-1: التحليل الطيفي للأجهزة اللينة والرقيقة 1 (SST-1)
  • 7-ID-2: التحليل الطيفي الناعم واللطيف 2 (SST-2)
  • 8-BM: مطيافية امتصاص الأشعة السينية للطاقة الرقيقة (TES)
  • 8-ID: مطيافية الغلاف الداخلي (ISS)
  • 23-ID-2: التحليل الطيفي للأشعة السينية اللينة في الموقع وأثناء التشغيل (IOS)

التصوير والمجهر

  • 3-ID: مسبار الأشعة السينية الصلبة النانوي (HXN)
  • 5-ID: مطيافية الأشعة السينية ذات الدقة دون الميكرون (SRX)
  • 9-ID: التصوير الحيودي المتماسك (CDI)
  • 18-ID: التصوير بالأشعة السينية كامل المجال (FXI)
  • 26-ID-1: التصوير النانوي المتقدم (ANI) ( قيد التطوير )
  • 26-ID-2: مسبار نانوي للأشعة السينية الرقيقة (TXN) ( قيد التطوير )
  • 29-ID-1: مسبار نانوي للأشعة السينية اللينة (SXN) ( قيد الإنشاء )

علم الأحياء البنيوي

  • 16-ID: تشتت الأشعة السينية في علوم الحياة (LIX)
  • 17-ID-1: خط شعاع علم البلورات الجزيئية الكبيرة عالي الأتمتة (AMX)
  • 17-ID-2: علم البلورات الجزيئية الكبيرة بتقنية التركيز الدقيق الحدودي (FMX)
  • 17-BM: البصمة الشعاعية للمواد البيولوجية (XFP)
  • 19-ID: مرفق حيود الأشعة السينية البيولوجية الدقيقة (NYX)

التصوير الحيوي

  • 4-BM: مسبار التألق بالأشعة السينية (XFM)
  • 16-BM: التصوير المقطعي الخلوي الكمي (QCT) ( قيد التطوير )

تقنيات البنية الإلكترونية

  • 2-ID: تشتت الأشعة السينية غير المرن الناعم (SIX)
  • 21-ID: مطيافية المجهر الإلكتروني (ESM)
  • 22-IR-1: مطيافية الأشعة تحت الحمراء السنكروترونية الحدودية (FIS)
  • 22-IR-2: التحليل الطيفي المغناطيسي، والقياس الإهليلجي، والتحليل الطيفي البصري المعتمد على الزمن (MET)
  • 23-ID-1: تشتت الأشعة السينية اللينة المتماسكة (CSX)
  • 24-IR: مطيافية الأشعة تحت الحمراء النانوية، مطيافية الأشعة تحت الحمراء المجهرية (INF) (قيد التطوير)
  • 29-ID-2: NanoARPES وNanoRIXS (ARI) (قيد الإنشاء)

التشتت المعقد

  • 4-ID: دراسات الأشعة السينية الصلبة المتكاملة في الموقع والرنينية (ISR)
  • 10-ID: تشتت الأشعة السينية غير المرن (IXS)
  • 11-ID: تشتت الأشعة السينية الصلبة المتماسكة (CHX)
  • 11-BM: تشتت المواد المعقدة (CMS)
  • 12-ID: واجهات المواد اللينة (SMI)
  • 13-ID: عمليات المواد المتقدمة (AMP) ( قيد التطوير )

معلمات حلقة التخزين

يُعدّ NSLS-II حلقة تخزين إلكترونات متوسطة الطاقة (3.0 جيجا إلكترون فولت ) مصممة لتوفير فوتونات ذات سطوع طيفي متوسط ​​عالٍ يتجاوز 10²¹ فوتون /ثانية في نطاق طاقة 2-10 كيلو إلكترون فولت ، وكثافة تدفق تتجاوز 10¹⁵ فوتون /ثانية في جميع النطاقات الطيفية. يتطلب هذا الأداء أن تدعم حلقة التخزين حزمة إلكترونية ذات تيار عالٍ جدًا (يصل إلى 500 مللي أمبير) بانبعاثية  أفقية صغيرة جدًا (تصل إلى 0.5 نانومتر-راديان) ورأسية صغيرة جدًا (8 بيكومتر-راديان) . تتميز حزمة الإلكترونات بثبات موضعها (أقل من 10% من حجمها)، وزاويتها (أقل من 10% من تباعدها)، وأبعادها (أقل من 10%)، وشدتها (تغير ±0.5%).

شبكة حلقات التخزين

تتكون شبكة حلقات التخزين NSLS-II من 30 خلية لا لونية مزدوجة الانحناء (DBA) يمكنها استيعاب ما لا يقل عن 58 خطًا شعاعيًا للتجارب، موزعة حسب نوع المصدر على النحو التالي:

  • 15 موصلًا مستقيمًا منخفض بيتا للمموجات أو المتذبذبات فائقة التوصيل
  • 12 أنبوبًا مستقيمًا عالي المعامل بيتا، إما للمموجات أو لتخميد الاهتزازات
  • 31 منفذًا من نوع BM توفر مصادر واسعة النطاق تغطي نطاقات الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية اللينة. ويمكن استبدال أي من هذه المنافذ بمنفذ 3PW يغطي نطاق الأشعة السينية الصلبة.
  • 4 منافذ BM على  ثنائيات أقطاب ذات فجوة كبيرة (90 مم) للأشعة تحت الحمراء البعيدة جدًا

مصادر الإشعاع

استكمالاً للنهج الذي أرسته NSLS، تغطي مصادر الإشعاع في NSLS-II نطاقاً طيفياً واسعاً جداً، من الأشعة تحت الحمراء البعيدة (حتى 0.1 إلكترون فولت) إلى منطقة الأشعة السينية شديدة الطاقة (>300 كيلو إلكترون فولت). ويتحقق ذلك من خلال مزيج من المغناطيسات المنحنية، والمذبذبات ثلاثية الأقطاب، ومصادر أجهزة الإدخال (ID). [ 9 ]

تاريخ

بدأ بناء مرصد NSLS-II في عام 2009 واكتمل في عام 2014، وشهد أول تشغيل له في أكتوبر من العام نفسه. بلغت تكلفة بناء المرصد 912 مليون دولار أمريكي، وحصل المشروع على جائزة وزير الطاقة الأمريكية للتميز. وقد اختارت وزارة الطاقة شركة توركون، ومقرها في نيوجيرسي، كمقاول عام للمشروع. [ 10 ] شغل جون هيل منصب مدير مرصد NSLS-II من عام 2015 إلى عام 2023، قبل أن يصبح نائب مدير العلوم والتكنولوجيا في مختبر بروكهافن الوطني. [ 11 ] شغل إريك جونسون منصب المدير المؤقت لمرفق NSLS-II [ 12 ] لمدة عام واحد ابتداءً من أغسطس 2023. وتولت إلكي أرينهولز ، المديرة الحالية للمرفق ، المنصب اعتبارًا من أغسطس 2024. [ 13 ] احتفل المرفق بمرور 10 سنوات على تشغيله في أكتوبر 2024، حيث سجل أكثر من 15000 طلب لاستخدام الحزمة، و6000 مستخدم، و3200 منشور خلال السنوات التسع الأولى من التشغيل. [ 6 ] [ 14 ]

مراجع

  1. ↑ "المصدر الوطني الثاني لضوء السنكروترون يحتفل بمرور عامين على تشغيله من قبل المستخدمين" . hpcwire.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 سبتمبر 2017 .
  2. ↑ "صب الخرسانة الأولى لمبنى الحلقة NSLS-II" . bnl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2011 .
  3. ↑ "عقد NSLS-II سيوفر مئات الوظائف لسكان لونغ آيلاند" . bnl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2011 .
  4. ↑ "علوم الفوتونات في مختبر بروكهافن الوطني | حول NSLS-II" . www.bnl.gov . تاريخ الاسترجاع: 21 نوفمبر 2017 .
  5. ↑ "دليل مستخدم BNL | NSLS-II | دليل أنواع المقترحات" . www.bnl.gov . تاريخ الاسترجاع: 26-04-2024 .
  6. 1 2 "مرفق NSLS-II يحتفل بمرور 10 سنوات على بدء تشغيله في عام 2024" . مختبر بروكهافن الوطني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أكتوبر 2025 .
  7. ↑ "مختبر بروكهافن الوطني | علوم الفوتون | دليل خطوط الحزم" . www.bnl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-03-2021 .
  8. ↑ "أدوات جديدة لمصدر ضوء جديد في مختبر بروكهافن" . مختبر بروكهافن الوطني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يونيو 2024 .
  9. ↑ "مختبر بروكهافن الوطني | معلمات مسرع NSLS-II" . www.bnl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-10-2025 .
  10. ↑ " مختبرات بروكهافن الوطنية | نمذجة معلومات البناء | توركون" . www.torcon.com
  11. ↑ "تعيين جون هيل نائباً لمدير مختبر بروكهافن للعلوم والتكنولوجيا" . مختبر بروكهافن الوطني . تاريخ الاسترجاع: 18 أكتوبر 2025 .
  12. ↑ "تعيين إريك جونسون مديرًا مؤقتًا لـ NSLS-II" . مختبر بروكهافن الوطني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أكتوبر 2025 .
  13. ↑ "تعيين إلكي أرينهولز مديرةً لمصدر الضوء السنكروتروني الوطني الثاني في مختبر بروكهافن" . مختبر بروكهافن الوطني . تاريخ الاسترجاع: 18 أكتوبر 2025 .
  14. ↑ "مختبر بروكهافن الوطني | المصدر الوطني الثاني لضوء السنكروترون | الذكرى السنوية العاشرة لأول ضوء" . www.bnl.gov . تاريخ الاسترجاع: 18 أكتوبر 2025 .

40°51′55.38″ شمالاً 72°52′19.71″ غرباً / 40.8653833° شمالاً 72.8721417° غرباً / 40.8653833؛ -72.8721417 ( NSLS-II )