高度な光源

先端光源( ALS) は、カリフォルニア州バークレーのローレンス・バークレー国立研究所にある研究施設です。世界で最も明るい紫外線および軟X線光源の1つであるALSは、そのエネルギー範囲で最初の「第3世代」シンクロトロン光源^[1]であり、世界中の研究者による科学実験に使用するための強力でコヒーレントな短波長光の複数の非常に明るい光源を提供します。米国エネルギー省(DOE) の資金提供を受け、カリフォルニア大学によって運営されています。現在の所長はディミトリ・アルギリオウです。^[2]

ALS は、世界中の学術機関、産業界、政府機関の研究所から約 2,000 人の研究者 (「ユーザー」) に毎年サービスを提供しています。ALS の実験は、年間 5,000 時間以上同時に稼働できる 40 近くのビームラインで行われ、さまざまな分野で毎年 1,000 件近くの科学出版物が発表されています。資格のある研究者であれば誰でも、ALS ビームラインの使用を提案できます。ALSのビーム タイムを申請する研究者から受け取った最も重要な提案を選択するために、ピア レビューが行われます。ユーザーの研究が非独占的である場合 (つまり、ユーザーが結果を公開文献で発表する予定である場合)、ビーム タイムの料金はかかりません。ユーザーの約 16% は米国外から来ています。

光速に近い速度で移動する電子の束は、ALS ストレージ リング内の磁石によってほぼ円形の経路に押し込まれます。これらの磁石の間には直線部分があり、そこでは「アンジュレータ」と呼ばれる装置内の極性が交互に変わる数十個の磁石によって電子がスラロームのような経路に押し込まれます。これらの磁石の影響下で、電子は赤外線から可視光線、紫外線、X 線領域までの電磁放射線のビームを放出します。結果として生じるビームは、電子の経路の方向に沿ってコリメートされ、ビームラインを通って実験エンドステーションの機器に照射されます。

低エネルギーのソフト X 線光は ALS の専門分野であり、重要なニッチを埋め、他の DOE 光源施設を補完します。超伝導磁石が電子の経路に「スーパーベンド」を作成する場所から、高エネルギー X 線も得られます。ソフト X 線は、物質の電子構造を特徴付け、元素および化学特性を持つ微細構造を明らかにするために使用されます。材料科学、生物学、化学、物理学、環境科学の研究で、これらの機能が活用されています。

• 物質の電子構造を調べる
• 次世代フォトリソグラフィー用光学系とフォトレジストのテスト
• 磁性材料を理解する
• 3D生物画像
• タンパク質結晶構造解析
• オゾンの光化学
• 細胞のX線顕微鏡検査
• 化学反応ダイナミクス
• 原子・分子物理学
• 極端紫外線リソグラフィー
• シンクロトロン赤外ナノ分光法（SINS）

• 電気自動車やモバイル電子機器向けの長寿命リチウムイオン電池
• コンパクトなデータストレージのためのナノスケール磁気イメージング
• 柔軟で製造が容易なプラスチック太陽電池
• クリーンな再生可能エネルギーのために「人工光合成」を活用する
• よりクリーンな燃料のための燃焼の微調整
• 燃料電池、汚染制御、燃料精製のためのより効果的な化学反応
• 微生物を利用して環境中の毒素を除去する
• 豊富な再生可能な植物から得られる安価なバイオ燃料
• 合理的な医薬品設計のためのタンパク質構造の解明
• より高性能なコンピューターのために、さらに小型のトランジスタを生産する

1980年代初頭にLBNL元所長のデイビッド・シャーリーがALSを初めて提案したとき、懐疑論者は軟X線と紫外線に最適化されたシンクロトロンの使用に疑問を呈した。ALS元所長のダニエル・ケムラによると、「ALSのような第三世代の軟X線施設の科学的根拠は常に根本的に健全であった。しかし、より広い科学コミュニティにそれを信じてもらうのは困難な戦いであった。」^[3]

1987年のレーガン政権の予算では、ALS建設に150万ドルが割り当てられた。^[4] 計画と設計のプロセスは1987年に始まり、1988年に着工、1993年に建設が完了した。新しい建物には、アーサー・ブラウン・ジュニア（サンフランシスコのコイトタワーの設計者）が設計した1930年代のドーム型構造が取り入れられ、EO・ローレンスの184インチサイクロトロンを収容した。これは、ローレンスが1939年にノーベル物理学賞を受賞した最初のサイクロトロンの改良版であった。

ALS は 1993 年 3 月に稼働を開始し、公式の奉納式は 1993 年 10 月 22 日の朝に行われました。^{[引用が必要]}

ALS-Uと呼ばれる新しいプロジェクトはALSのアップグレードに取り組んでいます。最近の加速器物理学の進歩により、既存のALSよりも少なくとも100倍明るい、高度に焦点を絞った軟X線ビームを生成できるようになりました。^[5]

ストレージリングには、新しいアキュムレーターリングだけでなく、いくつかの新しいアップグレードが施される予定です。新しいリングでは、マルチベンドアクロマート（MBA）ラティスと呼ばれる高密度の円形アレイに配置された強力でコンパクトな磁石が使用されます。加速器複合体の他の改良と組み合わせることで、アップグレードされたマシンは、これまでにない詳細さで物質を調査するための明るく安定した高エネルギー光線を生成します。^[5]

ウィキメディア・コモンズには、 Advanced Light Sourceに関連するメディアがあります。

• 公式サイト

北緯37度52分33秒 西経122度14分55秒 / 北緯37.8757度 西経122.2485度 / 37.8757; -122.2485