Просмотр исходного текста страницы Уникальное оборудование разрабатывается для измерения рекордных параметров пучка СКИФ

'''09.04.2025'''

[[Файл:Виктор Дорохов.jpg|thumb|400 px|left|link=|Старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН и ЦКП «СКИФ» к.т.н. Виктор Дорохов. Фото Татьяны Морозовой, пресс-служба ИЯФ СО РАН]]

'''Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и ЦКП «СКИФ» разрабатывают уникальный интерферометр для определения одного из ключевых параметров источника синхротронного излучения СКИФ - сверхмалого эмиттанса. Среди циклических источников СИ эта характеристика СКИФ имеет уникальную, рекордно низкую величину. Интерферометр заработает одновременно с запуском накопительного кольца СКИФ в конце 2025 года.'''

Эмиттанс – это один из ключевых параметров электронного пучка в циклических источниках синхротронного излучения. Чем он меньше, тем выше яркость источника. 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. 

Эмиттанс необходимо измерять, во-первых, для подтверждения его заявленных параметров, во-вторых, для контроля и изменения режимов работы установки, в-третьих, для диагностики пучка в ходе работы установки. Такой мониторинг важен, так как эмиттанс определяется магнитной структурой накопительного кольца, соответственно изменения магнитной структуры могут влиять на его значение.

[[Файл:Пучок Скиф.jpeg|thumb|500 px|left|link=|Смоделированное изображение пучка заряженных частиц СКИФ]]

Определение эмиттанса требует точного измерения поперечных размеров пучка заряженных частиц, циркулирующих в накопителе.  В мировой практике успешно применяется методы, основанные на интерферометрии и рентгеновской камере-обскуры. 

В современных источниках СИ широко применяются интерферометры: эти приборы обеспечивают высокую точность измерений поперечного размера пучка. “Такие интерферометры строятся по схеме Юнга, где свет от источника (в данном случае — синхротронное излучение, испускаемое пучком электронов в магнитном поле поворотного магнита) проходит через близко расположенные отверстия, создавая когерентные волновые поверхности. Эти волны интерферируют друг с другом, порождая характерную интерференционную картину ярких и темных полос. Анализируя эту картину, можно точно определить поперечные размеры и распределение интенсивности электронного пучка”, - рассказал '''старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН и ЦКП «СКИФ» к.т.н. Виктор Дорохов.'''

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. Этот прибор удобен тем, что не требует сложной оптики, может обеспечить достаточно высокую точность измерений при этом результат наблюдений представляется в более удобной для оператора комплекса форме – изображении повторяющем поперечное распределение заряда в пучке.

Однако типовых решений подобного оборудования для источников СИ не существует. Кроме того, разработка таких диагностик для СКИФ усложнялась тем, что параметры установки находятся практически на пределе применимости этих методов.

Как инструмент 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). Специальное программное обеспечение позволит, сопоставив измерения интерферометра и данные диагностических систем накопительного кольца, получить значение эмиттанса.
 
Интерферометр, разрабатываемый учеными, измеряет размер пучка в видимом и ближнем ультрафиолетовом свете, однако для того, чтобы в перспективе иметь возможность уменьшить эмиттанс, ученые также работают над созданием первого в мире рентгеновского интерферометра на основе многослойных рентгеновских зеркал.

«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. Рентгеновский интерферометр - это задел на будущее, если для исследований потребуются уникальные режимы, или эмиттанс будет еще меньше», - добавил Виктор Дорохов.

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

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.