21. juli 2020-i de nesten 25 årene siden Advanced Photon Source (APS), ET US Department Of Energy (DOE) Office Of Science-Brukeranlegg, først åpnet PÅ Doe ‘ S Argonne National Laboratory, har det spilt en viktig rolle i NOEN av de mest sentrale funnene og fremskrittene i vitenskapen.
mer enn 5000 forskere fra hele verden utfører eksperimenter på APS hvert år, og deres arbeid har blant mange andre bemerkelsesverdige suksesser banet vei for bedre fornybare batterier; resulterte i utviklingen av mange nye stoffer; og bidro til å gjøre kjøretøy mer effektive, infrastrukturmaterialer sterkere og elektronikk kraftigere.forskning utført ved APS har også direkte ført til to Nobelpriser, og bidratt til en tredjedel. Senest har APS gjort betydelige bidrag i kampen mot COVID-19. Strålelinjene er involvert i forskning for å både identifisere proteinstrukturer av viruset og finne potensielle farmasøytiske behandlinger og / eller vaksiner. Slikt arbeid gjør det klart den pågående betydningen Av Røntgen lyskilder, som APS, i å løse kritiske problemer for vår verden.»APS-Oppgraderingen vil tillate oss å gjennomføre nye eksperimenter som vi knapt kan forestille oss akkurat nå. Det vil være transformativt, » Sa Jonathan Lang, aps X-ray Science Division (XSD) direktør.Likevel, MENS APS fortsatt er en av de fremste forskningsanleggene i sitt slag, ble elektronlagringsringen som ligger i hjertet, designet på slutten av 1980-tallet, og som banebrytende som den var på den tiden, er nå avhengig av datert teknologi.
» etter 25 år er utfordringen hvordan vi fortsetter å gjøre AP til et interessant og nyttig sted for forskere?»spurte Jim Kerby, prosjektleder FOR Aps Upgrade (APS-U), som kom til Argonne for å få svar på det spørsmålet. «Hvordan skaper vi et anlegg som fortsetter å gi muligheter for arbeid som ikke kan gjøres noe annet sted?»Som APS readies å gjennomgå en $ 815 millioner oppgradering som vil, så tidlig som sent-2023, aktivere vitenskap på en helt ny og enestående skala, APS teamet På Argonne og tusenvis av forskere den støtter er ivrig ser fremover — selv om ingen kan helt vet hele spekteret av vitenskapelige muligheter som venter.»APS-Oppgraderingen vil tillate oss å gjennomføre nye eksperimenter som vi knapt kan forestille oss akkurat nå. Det vil være transformativt, » Sa Jonathan Lang, aps X-ray Science Division (XSD) direktør.
«Fra Usain Bolt til En F-15»
APS fungerer som en gigantisk X-ray mikroskop. Det produserer ekstremt lyse Røntgenstråler som kan peer gjennom tette materialer og belyse stoffets struktur og kjemi på molekylært og atomnivå. Som en del av oppgraderingen vil den eksisterende 1,1 kilometer lange sirkulære lagringsringen bli erstattet og Røntgenstråler og annet utstyr vil bli oppdatert, noe som skaper et langt kraftigere Røntgenanlegg og lysere Røntgenproduksjon.lysstyrken På Røntgenstrålene vil være opptil 500 ganger større enn den nåværende maskinen, sa Kerby, og vil forbedre ytelsen betydelig.»Det er vanskelig for noen å virkelig forestille seg,» Sa Kerby. «Det er som Å gå Fra Usain Bolt, en verdensrekord som holder spor og felt sprinter kjent for å være en av de raskeste mennene på Jorden, til Et F-15 jagerfly. Begge er raske, men det er to svært forskjellige typer fart. Eksperimenter som tidligere var umulige å utføre på en realistisk tid, vil nå bli gjennomført i minutter til timer.»
En annen stor forbedring innebærer strålekoherens, som relaterer seg til hvordan bestilt Røntgenlyset er. Lang sa at det vil gå fra noe som en spotlight som produserer en bred vask av lys til noe mye mer som en laser.Ifølge Stephen Streiffer, assisterende laboratoriedirektør for vitenskap og teknologi, interim associate laboratory director For Photon Sciences, og direktør FOR APS, er koherens spesielt viktig: «Høy-energi Røntgenstråler som er ultra-lyse med svært høy sammenheng vil tillate oss eksperimenter i virkelige miljøer, ikke bare modellmiljøer.»
Streiffer sa at det var viktig at den nye Røntgenkilden muliggjør målinger på tvers av flere fysiske og tidsskalaer. «Tenk på å utforske elektrokjemi i et batteri. Det går fra et nanosekund med atomer som sprer seg i et lokalt miljø helt opp til makroskopiske endringer i batteriet over dager, uker eller til og med år. Med økt lysstyrke vil vi kunne se på hele bildet.»
lang pekte på en annen vinkel. «For oyeblikket kan du bare se en liten del av et materiale, og det tar lang tid. Med oppgraderingen får vi både høy oppløsning og et bredt synsfelt. For eksempel, for å forstå mekaniske egenskaper i polykrystallinske materialer, vil du se hvordan elementer fordeles rundt korngrenser mellom krystaller, men du vil også se hvordan et stort antall korngrenser sammenligner. Dette vil tillate forskere å se på mange flere celler, på måter som til slutt kan dramatisk forbedre strukturelle materialer som brukes i bil-og romfartsindustrien.»
med høyere lysstyrke, Sa Lang, vil Også komme en enorm datalast. «Men vi har databehandling med høy ytelse på campus, så det er flott synergi. De kan knase tallene for å håndtere dataene. Det er en unik kilde og ressurs i nærheten.»Og med Den Nye Aurora supercomputer satt til debut i 2021, vil det være enda flere muligheter til å utnytte Argonne enestående ressurser.Bob Hettel, direktør FOR APS – u-prosjektet, var involvert i utformingen av dagens APS mens HAN var VED SLAC National Accelerator Laboratory. Han sa det er en veldig spennende tid For X-ray-teknologi, spesielt med fremskritt i lagring ring design, og APS har «kommet opp med en aggressiv tilnærming som forbedrer og forbedrer på hva andre har gjort de siste to tiårene.»
For Hettel er den største utfordringen at det ikke er en eneste teknisk hindring, men snarere er det integrering av så mange forskjellige komponenter. «Det er en million bevegelige deler. Men vi engasjerer oss med brukerfellesskapet, og vi har de absolutt beste tekniske menneskene i verden på flere områder som har kommet sammen for å få hele greia til å fungere.»
Kerby sa at den tidligste APS ville bli stengt er juni 2022 – men ikke før alle delene av den nye maskinen er sjekket ut og er klare til å bli montert på den gamle maskinens sted — med den oppgraderte APS kommer tilbake på nettet omtrent et år senere. På det tidspunktet sa han at brukerne må fullstendig kalibrere hvordan de tenker på hvilke vitenskapelige eksperimenter som er mulige.
for å lese hele historien, besøkhttps://www.anl.gov/article/advanced-photon-source-upgrade-will-transform-the-world-of-scientific-research
Om Advanced Photon Source
Us Department Of Energy Office Of Science Advanced Photon Source (Aps) Ved Argonne National Laboratory er en av verdens mest produktive Røntgen lyskilde fasiliteter. APS gir røntgenstråler med høy lysstyrke til et mangfoldig samfunn av forskere innen materialvitenskap, kjemi, kondensert materiefysikk, livs-og miljøvitenskap og anvendt forskning. Disse Røntgenstrålene er ideelle for utforskninger av materialer og biologiske strukturer; elementær distribusjon; kjemiske, magnetiske, elektroniske tilstander; og et bredt spekter av teknologisk viktige tekniske systemer fra batterier til drivstoffinjektorsprayer, som alle er grunnlaget for nasjonens økonomiske, teknologiske og fysiske velvære. Hvert år bruker mer enn 5000 forskere APS til å produsere over 2000 publikasjoner som beskriver effektive funn, og løser flere vitale biologiske proteinstrukturer enn brukere av noe Annet røntgen lyskildeforskningsanlegg. APS forskere og ingeniører innovere teknologi som er i hjertet av å fremme akselerator og lyskilde operasjoner. Dette inkluderer innsettingsanordninger som produserer røntgenstråler med ekstrem lysstyrke verdsatt av forskere, linser som fokuserer røntgenstrålene ned til noen få nanometer, instrumentering som maksimerer Måten Røntgenstrålene samhandler med prøver som studeres, og programvare som samler og styrer den massive mengden data som følge av oppdagelsesforskning ved APS.
denne forskningen brukte ressurser Fra Den Avanserte Fotonkilden, EN AMERIKANSK Kilde. DOE Office Of Science Bruker Anlegget drives FOR DOE Office Of Science Ved Argonne National Laboratory Under Kontrakt Nei. DE-AC02-06CH11357.
Argonne National Laboratory søker løsninger på å trykke nasjonale problemer i vitenskap og teknologi. Landets første nasjonale laboratorium, utfører Argonne ledende grunnleggende og anvendt vitenskapelig forskning i nesten alle vitenskapelige disipliner. Argonne forskere samarbeider tett med forskere fra hundrevis av selskaper, universiteter og føderale, statlige og kommunale etater for å hjelpe dem med å løse sine spesifikke problemer, fremme Usas vitenskapelige ledelse og forberede nasjonen for en bedre fremtid. Med ansatte fra mer enn 60 nasjoner, Er Argonne forvaltes Av UChicago Argonne, LLC FOR US Department Of Energy Office Of Science.
Om Det AMERIKANSKE Energidepartementets Kontor For Vitenskap
USA Department Of Energy Office Of Science er den største støttespiller for grunnforskning i naturvitenskap i Usa og arbeider for å løse noen av de mest presserende utfordringene i vår tid. For mer informasjon, besøk https://energy.gov/science.
Kilde: Brett Hansard, Argonne Nasjonale Laboratorium