В 2003 году Институт ядерной физики (ИЯФ СО РАН) разработал и изготовил для итальянской лаборатории ELETTRA сверхпроводящий вигглер – устройство для генерации синхротронного излучения. В январе 2018 года сотрудники ИЯФ завершат коренную модернизацию этого устройства, в котором впервые не будет испарения жидкого гелия в криогенной системе. Стоимость модернизации оценивается более чем в 500 тысяч долларов.
Российские физики создали новую модель вигглера
Российские физики и инженеры разработали для итальянской лаборатории сверхпроводящий вигглер — «сердце» синхротрона.
Лаборатория ELETTRA – это открытая площадка для учёных всего мира, где проводятся современные исследования на специализированном ускорителе электронов – источнике синхротронного излучения (СИ). Такое излучение позволяет проводить исследования во многих научных областях: от исследования структуры материалов до терапии раковых клеток и изучения новых фармацевтических препаратов. Спектр излучения, который генерируется благодаря вигглеру, невозможно получить каким-либо иным способом. Вигглер для ELETTRA был разработан в ИЯФ СО РАН в 2003 году, успешно проработал 14 лет и теперь будет коренным образом модернизирован.
ИЯФ занимается разработкой вигглеров уже 20 лет. С 2017 года ИЯФсовместно с Европейским центром СИ (ESRF) выполняет крупный проект стоимостью 80 млн рублей по разработке устройств для генерации СИ с предельно низким эмиттансом. Полученные в результате этой работы решения уже применяются при модернизации вигглера для ELETTRA.
«В вигглере за счёт сверхпроводящего кабеля создаётся сильное магнитное поле — объясняет ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН Виталий Шкаруба. — Для этого сверхпроводники приходится охлаждать до температуры около 4 К при помощи жидкого гелия. Поэтому обычно вигглер представляет собой криогенный сосуд, наполненный жидким гелием. В обычном криостате гелий испаряется, и на дозаправку приходится тратить десятки тысяч долларов в год. Мы научились создавать на основе специальных холодильных машин криостаты, которые могут надёжно работать годами на ускорителе без испарения жидкого гелия, что пока не было продемонстрировано никем в мире».
Модернизация вигглера позволит существенно увеличить надёжность и устойчивость его работы. Это один из ключевых параметров для устройства, устанавливаемого на источник СИ, потому что время работы на такой установке распределяется между учёными из разных стран мира по жесткому графику. Кроме того, специалисты из ИЯФ СО РАН используют накопленный за последние годы опыт, чтобы улучшить магнитные параметры электрических обмоток вигглера для повышения надёжности его работы.
«Важно интегрировать вигглер в ускоритель, не нарушая его общей структуры, чтобы не повлиять на качество электронного пучка, — отмечает Виталий Шкаруба. — Для этого необходимо понимание специфики работы не только того участка, куда устанавливается вигглер, а всей системы в целом. Сегодня, если говорят про сверхпроводящий вигглер, то подразумевается, что он спроектирован и собран в Новосибирске».