Angströmquelle Karlsruhe

ANKA (förkortning för " Angströmquelle Karlsruhe ") är en synkrotronljuskälla vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT). KIT driver ANKA som en nationell synkrotronljuskälla och som en storskalig användaranläggning för det internationella vetenskapssamfundet. Eftersom ANKA är en storskalig maskin i prestandakategorin LK II från Helmholtz Association ( Helmholtz Association of German Research Centers ), är ANKA en del av en nationell och europeisk infrastruktur som erbjuder forskningstjänster till vetenskapliga och kommersiella användare för deras ändamål inom forskning och utveckling. Anläggningen öppnades för externa användare 2003.

Historia

1997 fattades beslutet att förverkliga projektet att bygga den storskaliga anläggningen ANKA i det tidigare forskningscentret Karlsruhes lokaler. I slutet av 1998 byggdes den yttre strukturen av ANKA, och redan 1999 infördes de första elektronerna i lagringsringen . Efter ytterligare några år av maskin- och laboratorieutveckling öppnade ANKA i mars 2003 sina dörrar för användare från vetenskapssamfundet och industrin, med till att börja med sju strållinjer: sex analytiska strållinjer och en för generering av mikrostrukturer med hjälp av röntgenlitografi . Sedan dess har ytterligare förbättringar och utbyggnader kontinuerligt utvecklats och implementerats: För närvarande är 15 strållinjer i drift, ytterligare tre är under installation. Maskinen själv såg implementeringen av flera uppdaterade generationer av dess insättningsanordningar ( undulatorer och wigglers ) som delvis utvecklades på ANKA. Dessutom stödjer en fullt utvecklad infrastruktur användare på ANKA, eftersom till exempel fullt utrustade användarlägenheter i lokalerna på KIT Campus North kan bokas av externa ANKA-användare.

Organisationsstruktur

Sedan en institutionell omorganisation 2012 har synkrotronforskningen vid KIT delats upp i tre separata men närbesläktade enheter: - Den storskaliga synkrotronanläggningen ANKA med tillhörande strållinjer har nu status som en oberoende enhet som är direkt underställd katalogen styrelse för KIT. Den tekniska utvecklingen av anläggningen samt den interna forskningen av strållinjeforskarna utförs av ANKAs styrelse. Stödet och boendet för externa användare tillhandahålls av ANKAs användarkontor. – Det tidigare Institutet för synkrotronstrålning (ISS) som från början ansvarade för utvecklingen och underhållet av ANKA har nu förvandlats till Institutet för fotonvetenskap och synkrotronstrålning. Även om det fortfarande bedriver intensiv forskning vid ANKA, är IPS nu institutionellt separerat från synkrotronanläggningen. - Den oberoende serviceenheten ANKA Commercial Services (ANKA-CoS) stödjer kunder från forskning och industri i förberedelser och genomförande av deras forskningsprojekt inom områden som utveckling, kvalitetsledning och mikrotillverkning.

Tekniska detaljer

ANKA har en lagringsring med en omkrets på 110,4 m (120,7 yards) som lagrar elektroner med energin 2,5 GeV. För detta ändamål genereras elektroner (90 keV) av en triod och föraccelereras till 500 MeV via en "Racetrack Microtron " (53 MeV) och en booster. Den faktiska arbetsenergin nås slutligen i lagringsringen, där elektronerna nu snurrar med nästan ljusets hastighet . Förvaringsringen innehåller ett ultrahögt vakuum på 10 ⁻⁹ mbar. Synkrotronljuset genereras därigenom av den konstanta avböjningen av 16 magneter som håller elektronerna fokuserade i mitten av röret. Utöver det används wigglers och undulatorer – specialiserade magnetkonfigurationer med alternerande rak och omvänd polaritet – för att avleda elektronerna till en sinuskurvliknande kurs på vilken de avger synkrotronstrålning. En speciell egenskap hos ANKA synkrotronkonfigurationen är den superledande SCU15-undulatorn som – som sin föregångare SCU14 – samutvecklades vid ANKA-anläggningen. Denna nya undulator genererar inte bara synkrotronljus med förbättrad briljans, utan också ett mycket mer variabelt strålningsspektrum som enkelt kan justeras till respektive forskningskrav.

ANKA beamlines och deras tillämpningar

Avbildningsmetoder

IMAGE: Användning av röntgenstrålar för avbildningsprocedurer i 2D - och 3D -fält, statiska såväl som dynamiska - i installationsläget
MPI-MF: Utförs av Max-Planck-Institute for Intelligent Systems, specialiserad på in situ -analyser av gränssnitt och tunna filmer
NANO: Högupplöst in-situ röntgendiffraktion – i slutfasen av installationen
PDIFF: Analys med Debye-Scherrer- Pulverdiffraktion (undersökning och identifiering av kristallina ämnen i pulveriserade prover
SCD: Analys av röntgendiffraktion på enkristaller
TOPO-TOMO: Topografi, mikroröntgen och mikrotomografi med polykromatiskt ljus och röntgenstrålar

Spektroskopi

FLUO: -röntgenfluorescensspektroskopi , icke IR1 identifiering av grundämnessammansättningen av ett prov
- förstörande kvalitativ och: Installerad och utförd av KIT Institute for Nuclear Waste Disposal för aktinidforskningens skull Infraröd kvantitativ
INE
spektroskopi: och infraröd ellipsometri inklusive terah2er; Infraröd spektroskopi och infraröd mikroskopi inklusive terahertzstrålning
SUL-X: Absorptions- , fluorescens- och diffraktionsanalys som en del av synkrotronmiljölaboratoriet
UV-CD12: Utförs av KIT Institute for Biological Interfaces, UV - cirkulär dikroism -spektroskopi (strukturell analys av biologiska substanser)
WERA: Soft X-ray analys utförd av KIT Institute for Solid-State Physics
XAS: X-ray absorption spectroscopy, XANES (kemisk sammansättning av ett prov) och EXAFS (Antal, avstånd och typ av angränsande atom (även i icke-kristallin form)

Mikrotillverkning

LIGA I, II, III: Djup röntgenlitografi enligt LIGA -proceduren utvecklad vid KIT. De tre strållinjerna skiljer sig åt vad gäller nivån på tillgänglig energi

Fördelar med synkrotronljuskällor

I jämförelse med konventionella strålningskällor producerar synkrotroner ljus i ett mycket bredare spektrum och en mycket högre intensitet. Den genererade strålningen består av ett mycket brett kontinuerligt elektromagnetiskt spektrum som täcker hela området från hårda röntgenstrålar till våglängder bortom det infraröda räckvidden (Terahertz-strålning). Monokromatorer tillåter sedan filtrering av den erforderliga omfattningen av våglängder. Eftersom elektronerna lagras i förpackningar inuti lagringsringen uppstår synkrotronstrålning i pulser. Således kan dynamiska processer upp till omfattningen av nanosekunder lösas och mätas. Redan från dess generering är strålningen polariserad (linjärt eller cirkulärt); en förutsättning för många experimentella tillämpningar.

Tillgång för vetenskapliga användare

Förutom forskarna vid ANKA och IPS som bidrar till utvecklingen av synkrotronen och dess komponenter, har i synnerhet externa användare möjlighet att använda den strålning som genereras vid ANKA för sina egna forskningsprojekt. Användare av det internationella vetenskapssamfundet samordnas av ANKA:s användarkontor. Två gånger om året samlas förslag på beamtime på ANKA in via ett ansökningsförfarande online. Den faktiska stråltiden tilldelas sedan av en internationell vetenskaplig kommitté som utvärderar de inlämnade förslagen. På KIT Campus Norths lokaler beviljar ett pensionat boende för externa användare under tiden för deras projekt på ANKA. Mer information om tilldelning av stråltid finns på användarkontorets webbsidor.

Tillgång för kommersiella användare

ANKA Commercial Services (ANKA-CoS) erbjuder full servicesupport (certifierad enligt DIN EN ISO 9001:2008) till kommersiella kunder under deras projekt på ANKA samt angående efterföljande frågor som licensiering eller industriell tillämpning av teknologier utvecklade vid ANKA. Tillgång till stråltid tilldelas med kort varsel utan peer-time revision via samråd med ansvarig strållinjeforskare. Till skillnad från resultaten från vetenskapliga användare som måste presentera och tillhandahålla sina resultat för vetenskapssamhället, förblir forskningen från kommersiella användare konfidentiell när som helst

externa länkar

Koordinater :