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| NSLS | |
|---|---|
| 一般情報 | |
| タイプ | 研究開発施設 |
| 町または都市 | アプトン |
| 国 | アメリカ合衆国 |
| 座標 | 北緯40°52′05″ 西経72°52′35″ / 北緯40.86806° 西経72.87639° / 40.86806; -72.87639 |
| 建設開始 | 1978 |
| 完了 | 1982 紫外線リング 1984 X線リング |
| 改装済み | 1986 |
| 料金 | 1億6000万ドル[1] |
| 所有者 | エネルギー省 |
| Webサイト | |
| NSLS オリジナル Web ページ | |
ニューヨーク州アプトンのブルックヘブン国立研究所（BNL）にある国立シンクロトロン光源（NSLS）は、米国エネルギー省（DOE）の資金提供を受けた国立ユーザー研究施設でした。1978年から1984年にかけて建設され、2014年9月30日に正式に閉鎖された[2] NSLSは、第2世代のシンクロトロンと見なされていました。[3]
NSLS 実験フロアは、X 線リングと VUV (真空紫外線) リングの 2 つの電子蓄積リングで構成されており、赤外線から X 線までの電磁スペクトルにわたる強力で集中した光を提供します。この光の特性と、ビームラインと呼ばれる特別に設計された実験ステーションにより、多くの研究分野の科学者は、自分の研究室では不可能な実験を行うことができます。
歴史
NSLSの着工は1978年9月28日でした。VUVリングは1982年後半に運用を開始し、X線リングは1984年に稼働を開始しました。1986年には、建設の第2フェーズでNSLSが52,000平方フィート（4,800 m 2）拡張され、オフィス、研究室、新しい実験装置のための部屋が追加されました。[3] 32年間シンクロトロン光を生成した後、最後の貯蔵ビームは2014年9月30日16:00 EDTに廃棄され、NSLSは正式に閉鎖されました。
NSLSの建設中に、2人の科学者、レナーテ・チャスマン氏とジョージ・ケネス・グリーン氏が、電子の最適な曲げと収束を実現するために、特別な周期的磁気素子配置（磁気格子）を発明した。 [3]この設計はチャスマン・グリーン格子と呼ばれ、あらゆるシンクロトロン蓄積リングの設計の基礎となった。蓄積リングは、設計上の直線部と屈曲部の数が特徴である。屈曲部は、電子の角運動量の変化により、直線部よりも多くの光を生成する。チャスマン氏とグリーン氏は、蓄積リングの直線部にウィグラーやアンジュレータと呼ばれる挿入装置を追加することで、この点を考慮した。 [3]これらの挿入装置は、リングの各部の中で最も明るい光を生成するため、ビームラインは通常、それらの下流に構築される。
VUVリング
国立シンクロトロン光源のVUVリングは、世界で最初に稼働した第2世代光源の1つでした。1976年に最初に設計され、1983年に稼働しました。[4] 1986年の第2フェーズアップグレード中に、2つの挿入ウィグラー/アンジュレータがVUVリングに追加され、第3世代光源の登場まで真空紫外線領域で最高の輝度の光源を提供しました。[4]
X線リング
国立シンクロトロン光源のX線リングは、シンクロトロン放射の専用源として設計された最初の蓄積リングの1つでした。[5]最終的な格子設計は1978年に完了し、最初の蓄積ビームは1982年9月に取得されました。1985年までに、実験プログラムは急速に開発され、1990年末までにフェーズIIのビームラインと挿入装置が稼働しました。[5]
デザイン
電子は、ビームラインのエンドステーションで使用されるシンクロトロン放射を生成します。電子は、最初に100 KeVの三極電子銃によって生成されます。[6]これらの電子は線形加速器（リニアック）を通過し、120 MeVまで加速されます。[6]次に、電子はブースターリングに入り、そこでエネルギーが750 MeVまで増加され、[6] VUVリングまたはX線リングに注入されます。VUVリングでは、電子はさらに825 MeVまで加速され、X線リングの電子は2.8 GeVまで加速されました。
リング、VUV、またはX線に入ると、電子は軌道を描き、角運動量の変化の結果としてエネルギーを失い、光子が放出されます。これらの光子は白色光、つまり多色光とみなされ、シンクロトロン放射の源となります。ビームラインエンドステーションで使用される前に、光は単色分光器または一連の単色分光器 に到達する前に平行化され、単一の固定波長が得られます。
通常の動作中、蓄積リング内の電子はエネルギーを失うため、リングは 12 時間 (X 線リング) および 4 時間 (VUV リング) ごとに再注入されます。時間の違いは、VUV 光の波長が長いためエネルギーが低く、減衰が速いのに対し、X 線は波長が非常に短くエネルギーが高いという事実から生じます。
これはマイクロプロセッサを使用して制御された最初のシンクロトロンでした。[7]
設備
UVリングには19本のビームラインがあり、X線リングには58本のビームラインがありました。[8]ビームラインはさまざまな方法で運営され、資金提供されていました。しかし、NSLSはユーザー施設であったため、提案書を提出したどの科学者にも、ピアレビュー後にビームタイムが付与されました。NSLSには2種類のビームラインがありました。NSLSスタッフによって運営され、ビームタイムの少なくとも50％をユーザーのために確保する施設ビームライン（FB）と、外部グループによって運営およびスタッフ配置され、ビームタイムの少なくとも25％をユーザーのために確保する参加研究チーム（PRT）ビームラインです。
各X線ビームラインにはハッチと呼ばれるエンドステーションがありました。これらは、ビームの電離放射線からユーザーを保護するために、鋼鉄や鉛ガラスなどの放射線遮蔽材料で作られた大きな囲いです。X線フロアでは、 X線回折、高解像度粉末回折（PXRD）、XAFS、DAFS（X線回折異常微細構造）、WAXS、SAXSなどの技術を使用して多くの実験が行われました。
VUV リングでは、エンドステーションは通常、XPS、UPS、LEEM、NEXAFSなどの方法を使用して実験を行うために使用される UHV (超高真空) チャンバーでした。
いくつかのビームラインでは、質量分析計、高出力レーザー、ガスクロマトグラフィー質量分析計など、シンクロトロン放射と組み合わせて使用される他の分析ツールがありました。これらの技術は、エンドステーションで実行される実験を補完し、より正確に定量化するのに役立ちました。
実績と統計
ノーベル賞
2003年、ロデリック・マッキノンはニューロンのイオンチャネルの構造を解明した功績によりノーベル化学賞を受賞した。彼の研究の一部はNSLSで行われた。[9] 2009年、ヴェンカトラマン・ラマクリシュナン、トーマス・A・スタイツ、アダ・E・ヨナスはNSLSやその他のシンクロトロン光源でのX線結晶構造解析によりリボソームを原子分解能で画像化した功績によりノーベル化学賞を受賞した。[10]
ユーザー統計
国立シンクロトロン光源施設は、2009年に米国の41州と他の30か国から2,200人以上のユーザーを受け入れました。 [11] 2009年には、658のジャーナル論文が発表され、ジャーナル論文、書籍、特許、論文、レポートを含む合計764の出版物がありました。[12]
NSLS-II
NSLSは30年以上の運用を経て、2014年9月30日に永久に停止された。[2] NSLSは1万倍の明るさになるように設計されたNSLS-IIに置き換えられた。[13]
参照
参考文献
- ^ 「NSLS Everyday Science」 bnl.gov。2012年3月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年3月28日閲覧。
- ^ ab NSLS の最後の光
- ^ abcd 「NSLSの簡単な歴史」BNL.gov 。 2010年8月4日閲覧。
- ^ ab 「VUVストレージリング」BNL.gov 2010年8月4日閲覧。
- ^ ab 「X線貯蔵リング」BNL.gov 。 2010年8月4日閲覧。
- ^ abc 「ブースター＆リニアックリング」。 BNL.gov 。2010 年8 月 4 日に取得。
- ^ 「国立シンクロトロン光源の分散制御システム」(PDF)。IEEE Transactions on Nuclear Science 。 2015年12月13日閲覧。
- ^ 「番号別ビームライン一覧」BNL.gov 2010年8月4日閲覧。
- ^ 「ノーベル賞 | 2003年化学賞、ロデリック・マッキノン」 Bnl.gov 。 2010年3月17日閲覧。
- ^ 「ノーベル賞 | 2009年化学賞、ベンカトラマン・ラマクリシュナンとトーマス・A・シュタイツ」Bnl.gov 。 2012年7月25日閲覧。
- ^ 「ブルックヘブン研究所の国立ユーザー施設」(PDF) BNL.gov 。 2010年8月4日閲覧。
- ^ 「NSLS Activity Report 2009」BNL.gov 。 2010年8月4日閲覧。
- ^ 「NSLS-II プロジェクトについて」BNL.gov 。2010年8 月 4 日閲覧。
外部リンク
- NSLS オリジナル Web ページ
- BNL: 国立シンクロトロン光源 II (NSLS-II)
- BNL フォトンサイエンス: NSLS-II について
- ブルックヘブン国立研究所 – 発見への情熱
- ライトソース
北緯40度52分05秒 西経72度52分35秒 / 北緯40.86806度 西経72.87639度 / 40.86806; -72.87639 (NSLS)