Первый в мире рентгеновский интерферометр разрабатывают для СКИФа

Интерферометр необходим для измерения и контроля эмиттанса - ключевой характеристики пучка, от которой зависит яркость излучения. СКИФ станет первой в мире установкой в своем классе с рекордно низким эмиттансом (75 пикометров-радиан), благодаря которому максимальная интенсивность света будет концентрироваться на минимальной области исследования, что позволяет с предельной точностью определить характеристики даже самого маленького образца.

"Для того чтобы иметь надежный альтернативный способ измерения размеров пучка, мы решили попробовать использовать интерферометр в рентгене. Такой способ действительно уникален в том смысле, что в мире на сегодняшний день не реализовано таких приборов. Мы работаем над созданием своего интерферометра в рентгеновской области, для этого будут изготовлены специальные многослойные зеркала, работающие в мягком рентгеновском диапазоне", - говорит старший научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН и ЦКП "СКИФ" Виктор Дорохов.

В интерферометре синхротронное излучение, испускаемое пучком электронов в магнитном поле поворотного магнита, проходит через близко расположенные отверстия, создавая характерную интерференционную картину ярких и темных полос, по которой можно точно определить поперечные размеры и распределение интенсивности электронного пучка. Соответственно, чем меньше длина волны, тем точнее можно настроить пучок и в перспективе сделать эмиттанс еще меньше.

Отмечается, что в качестве диагностики первой линии ученые ИЯФ СО РАН и ЦКП "СКИФ" разрабатывают интерферометр, с точностью до микрона измеряющий поперечный размер сверхмалого пучка СКИФ, который будет составлять порядка 8 микрон (0,008 мм) в более длинноволновых диапазонах видимого и ближнего ультрафиолетовом свете.

В перспективе на СКИФе также будет реализован профилометр на основе рентгеновской камеры-обскуры как альтернативный способ измерения размеров пучка для уточнения эмиттанса, что обеспечит возможность получения независимых результатов разными методами.

Камера-обскура использует небольшое отверстие для формирования изображения пучка на детекторе, располагаемом на некотором удалении. Это отверстие проецирует свет от пучка на детектор, размер и форма проекции позволяют определить поперечные размеры и распределение яркости пучка.

Для измерения эмиттанса пучка на накопительном кольце СКИФ выделены два канала вывода синхротронного излучения из поворотных магнитов, предназначенные для диагностики пучка в рентгеновском диапазоне. Один из этих каналов займет камера-обскура, длина которой составит порядка 25 метров. На втором канале в перспективе планируется установка рентгеновского интерферометра.

Строительство синхротрона СКИФ началось в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области, недалеко от ГНЦ "Вектор", 25 августа 2021 года.

Согласно уточненному плану строительства ЦКП "СКИФ", запуск установки с шестью станциями первой очереди запланирован на конец 2025 года, по первоначальному плану - на конец 2024 года.

В состав ЦКП "СКИФ" по первоначальному проекту войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 разместятся на пучках, формируемых поворотными магнитами.

На станциях планируется изучать структуры биополимеров, механизмы функционирования живых организмов, передачу наследственной информации, механизм действия лекарственных препаратов, создание новых материалов, исследование быстротекущих процессов и так далее.

СКИФ станет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ.

Строительство ЦКП "СКИФ" изначально оценивалось в 37,1 млрд рублей, на данный момент окончательная стоимость всего проекта составляет более 50 млрд рублей.