В Новосибирске разрабатывается уникальное оборудование для измерения рекордных параметров пучка СКИФ

Ученые из Института ядерной физики и ЦКП «СКИФ» работают над созданием специального устройства — интерферометра, который поможет измерять важный параметр источника синхротронного излучения СКИФ, называемый эмиттансом. У СКИФ этот параметр очень низкий, что делает его уникальным среди аналогичных источников. Интерферометр начнет работать вместе с накопительным кольцом СКИФ в конце 2025 года.

Эмиттанс — это характеристика электронного пучка. Чем он меньше, тем ярче источник света. СКИФ будет первой установкой в мире с рекордно низким эмиттансом (75 пикометров — радиан), что позволит точно исследовать даже самые маленькие образцы.

Измерение эмиттанса важно для проверки его заявленных значений, контроля работы установки и диагностики пучка во время экспериментов. Это связано с тем, что эмиттанс зависит от магнитной структуры накопительного кольца, и изменения в этой структуре могут влиять на его значение.

Для определения эмиттанса нужно точно измерить размеры пучка электронов. В мире используются методы интерферометрии и рентгеновской камеры-обскуры. Интерферометры позволяют точно измерять поперечные размеры пучка. Они работают по принципу Юнга: свет от синхротронного излучения проходит через две близко расположенные щели, создавая интерференционную картину, по которой можно определить размеры пучка.

Камера-обскура использует небольшое отверстие для проекции изображения пучка на детектор. Это позволяет определить размеры и распределение яркости пучка без сложной оптики. Результаты наблюдений представляются в виде изображения, показывающего распределение заряда в пучке.

Однако готовых решений для такого оборудования нет, и разработка диагностики для СКИФ усложняется тем, что параметры установки находятся на пределе возможностей существующих методов.

Ученые из Института ядерной физики и ЦКП «СКИФ» разрабатывают интерферометр, который будет точно измерять размер очень маленького пучка электронов на СКИФ. Размер этого пучка составит примерно 8 микрон (0,008 мм). С помощью специального программного обеспечения они смогут сравнить данные интерферометра с другими измерениями, чтобы определить значение эмиттанса.

Этот интерферометр будет работать с видимым светом и ближним ультрафиолетом. Но ученые также хотят создать первый в мире рентгеновский интерферометр, который будет использовать многослойные рентгеновские зеркала. Виктор Дорохов объяснил, что это уникальный проект, так как подобных приборов еще не существует. Рентгеновский интерферометр поможет в будущем, если потребуется еще более точное измерение или если эмиттанс станет еще меньше.

Кроме того, на СКИФе планируется установить профилометр, который будет работать как рентгеновская камера-обскура. Это даст возможность использовать разные методы для измерения размеров пучка и проверки эмиттанса.

Для измерения эмиттанса на накопительном кольце СКИФ предусмотрены два канала для вывода синхротронного излучения. Один канал будет занят камерой-обскурой длиной около 25 метров, а на втором канале в будущем установят рентгеновский интерферометр.