ANKA (Laboratoire de rayonnement synchrotron)

Le Angströmquelle Karlsruhe ou court ANKA est un électron - synchrotron à l' Institut de Technologie de Karlsruhe (KIT), qui en tant que source de rayonnement synchrotron est utilisé. Avec KIT, ANKA appartient à l' Association Helmholtz des centres de recherche allemands .

La partie du nom "Angstrom" fait référence à l'ancienne longueur du même nom (1 Angstrom = 0,1 nanomètre). T. est encore utilisé aujourd'hui pour les longueurs d' onde dans le domaine des rayons X et du rayonnement synchrotron.

Panorama de l'anneau de rangement ANKA

récit

Après la décision de construire en 1997 dans l'ancien centre de recherche de Karlsruhe, les premiers électrons ont pu être introduits dans l' anneau de stockage en 1999 . Les opérations destinées aux utilisateurs internes et externes ont débuté en mars 2003 avec un total de sept lignes de lumière . Depuis, des améliorations ont été apportées en permanence. Ces mesures d'expansion concernent des lignes de lumière supplémentaires (quinze en fonctionnement, trois en construction et plus prévues en 2013), la maison des utilisateurs d'ANKA pour accueillir des scientifiques externes, les onduleurs et onduleurs utilisés et partiellement développés à l'ANKA, ainsi que d'autres mesures d' infrastructure.

À l'été 2015, le Sénat du KIT a annoncé la décision de ne plus mettre ANKA à la disposition des utilisateurs externes à l'avenir et de ne l'utiliser que pour la recherche interne par les employés du KIT dans le cadre des programmes Helmholtz. Les problèmes de financement ont été cités comme raison.

La technologie

L'anneau de stockage d'une circonférence de 110,4 m stocke des électrons à une énergie de 2,5  GeV . Pour cela, les électrons (90 keV) générés dans une triode sont pré-accélérés à 53 MeV par un microtron de piste puis à 500 MeV par un synchrotron «booster». Dans l'anneau de stockage, il y a un vide ultra-poussé de 10 ^-9  mbar. Un courant de faisceau de 200 mA y est accumulé et porté à l'énergie de travail par une nouvelle accélération. Le courant du faisceau chute alors à 150 mA en 16 heures, mais est généralement «rafraîchi» deux fois par jour.

Le rayonnement synchrotron est généré pendant la déviation dans les 16 aimants qui maintiennent les électrons sur le trajet de l'anneau, ainsi que dans des agencements spéciaux d'aimants dipôles avec des directions de champ alternées, les onduleurs et les onduleurs, qui dévient les électrons dans un chemin sinusoïdal.

Une caractéristique particulière dans la structure de ANKA est le supraconducteur SCU15 ondulateur , qui, comme son prédécesseur SCU14, a été co-développé par ANKA. Les avantages d'un tel onduleur sont une brillance nettement améliorée du rayonnement généré et un spectre lumineux variable qui peut être adapté sans trop d'effort.

Avantages du rayonnement synchrotron

Par rapport aux sources conventionnelles de rayonnement électromagnétique, les sources de rayonnement synchrotron fournissent une largeur de bande spectrale et une intensité beaucoup plus élevées. Le rayonnement couvre une gamme continue dans le spectre électromagnétique des rayons X durs aux ultraviolets, en passant par la lumière visible et l'infrarouge jusqu'au rayonnement térahertz . Avec les monochromateurs, vous pouvez filtrer certaines longueurs d'onde. Puisque les électrons sont stockés dans l'anneau sous forme de paquets, le rayonnement synchrotron se produit de manière pulsée. Cela permet aux processus dynamiques d'être enregistrés dans une résolution allant jusqu'à la plage de la nanoseconde. Le rayonnement est déjà polarisé dans sa création (linéaire ou circulaire) et offre ainsi un prérequis pour de nombreuses applications.

Lignes de lumière existantes et prévues et leurs applications

Procédures d'examen par imagerie

IMAGE

L'utilisation des rayons X pour les processus d'imagerie en 2D et 3D, à la fois statiquement et dynamiquement - est toujours en construction

MPI-MF

Coordonné par l' Institut Max Planck pour les systèmes intelligents, spécialisé dans l'analyse in-situ des interfaces et des couches minces

NANO

Ligne de faisceau en phase finale de construction pour les examens de diffraction des rayons X in situ haute résolution

PDIFF

Analyse selon la méthode Debye-Scherrer (examen et identification de substances cristallines sous forme de poudre)

SCD

Analyse de la diffraction des rayons X sur monocristaux

TOPO-TOMO

Emplacement pour la topographie , la microradiographie et la microtomographie avec lumière blanche et rayons X

Spectroscopie

FLUO

Spectroscopie de fluorescence X , détermination non destructive, qualitative et quantitative de la composition élémentaire d'un échantillon

INE

Construit et supervisé par l'Institute for Nuclear Waste Disposal du KIT pour la recherche sur les actinides

IR1

Spectroscopie infrarouge et infrarouge - ellipsométrie dans le domaine du rayonnement térahertz

IR2

Spectroscopie infrarouge et microscopie infrarouge jusqu'à la plage de rayonnement térahertz

SUL-X

Analyse d'absorption, de fluorescence et de diffraction dans le cadre du laboratoire d'environnement synchrotron

UV-CD12

Est géré par l'Institut des interfaces biologiques du KIT. Spectroscopie UV - dichroïsme circulaire (analyse structurale de substances biologiques)

WERA

Installation d'analyse aux rayons X mous organisée par l'Institut de physique du solide au KIT

XAS

Spectroscopie d'absorption des rayons X, XANES (composition chimique d'un échantillon) et EXAFS (type, nombre et distance des atomes voisins également sous forme non cristalline)

Microfabrication

LIGUE I, II, III

Lithographie profonde aux rayons X qui fonctionne selon la méthode LIGA développée au KIT . Les trois lignes de lumière diffèrent par la quantité d'énergie disponible.

organisation

La recherche sur les synchrotrons au KIT est divisée en trois domaines:

• Le synchrotron ANKA avec les lignes de lumière associées a été transféré au KIT Institute for Accelerator Physics and Technology (IBPT) en 2016 dans le cadre d'une restructuration.
• L'ancienne unité de service indépendante ANKA Commercial Services (ANKA-CoS), qui permet aux clients commerciaux de l'industrie et de la recherche de l'utiliser, a été intégrée à l'IBPT en 2016.
• L'ancien Institut du rayonnement synchrotron (ISS), qui avait été chargé de l'exploitation et du développement de la source de rayonnement synchrotron depuis la création de l'ANKA, a été transféré au nouvel Institut de recherche sur les photons et les rayonnements synchrotron (IPS) en 2012 . L'IPS effectue toujours des recherches intensives sur l'installation, mais en est désormais institutionnellement indépendant.

Accès à l'utilisation

Utilisateurs scientifiques

Outre les utilisateurs internes et les chercheurs impliqués dans le développement ultérieur du synchrotron et des composants individuels (onduleurs, etc.), les utilisateurs externes ont pu utiliser le rayonnement d'ANKA pour des projets scientifiques. À l'été 2015, le Sénat du KIT a annoncé la décision de ne plus mettre ANKA à la disposition des utilisateurs externes pour des raisons de coût et de ne l'exploiter que pour ses propres recherches dans le cadre des programmes Helmholtz. L'utilisation est toujours possible dans le cadre de la coopération avec les employés qui travaillent sur ANKA.

Utilisateurs commerciaux

L'utilisation commerciale des lignes de lumière ANKA ainsi que l'exploitation industrielle et l'octroi de licences des technologies développées à ANKA ont eu lieu via l'unité de service ANKA Commercial Services (ANKA-CoS) et maintenant directement via l'IBPT. L'accès au temps de faisceau a lieu sans processus d' examen par les pairs et est possible à court terme en accord avec le scientifique responsable de la ligne de lumière. Contrairement à l'utilisation scientifique, dont les résultats doivent être publiés, les résultats de l'utilisation commerciale peuvent rester confidentiels.

Preuve individuelle

1. ^ M. Pfalz: Nouvelle direction pour ANKA. Physik Journal , volume 14, numéro d'octobre 2015, page 8
2. ↑ Description de l' accélérateur sur la page d'accueil ANKA

liens web

• Site officiel
• Service commercial de site Web

49,09673 8,428319Coordonnées: 49 ° 5 ′ 48 ″  N , 8 ° 25 ′ 42 ″  E