Argonne bryder jorden på nye state-of-the-art beamlines til Advanced Photon Source

De to nye beamlines vil blive konstrueret som en del af en omfattende opgradering af APS, forbedring af dets kapaciteter og fastholdelse af sin status som en verdensførende facilitet for røntgenvidenskab.

Ved en socialt distanceret ceremoni i morges på US Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory, ledere fra DOE, Argonne og University of Chicago brød grunden om fremtiden for røntgenvidenskab i USA.

Dagens lille sammenkomst markerede starten på byggeriet på Long Beamline Building, en ny eksperimenthal, der vil rumme to nye strålelinjer, der skal transportere de ultralette røntgenstråler genereret af Advanced Photon Source (APS) til avancerede videnskabelige instrumenter. Det vil blive bygget som en del af $ 815 millioner opgradering af APS, en DOE Office of Science User Facility og en af ​​de mest produktive lyskilder i verden. APS, som i det væsentlige er et røntgenmikroskop i stadionstørrelse, tiltrækker mere end 5, 000 forskere fra hele verden til at udføre forskning hvert år på mange områder lige fra kemi til biovidenskab til materialevidenskab til geologi.

"Opgraderingen af ​​APS er ikke kun et spændende videnskabeligt projekt, men det er vigtigt at sikre, at Argonne og USA forbliver verdensførende inden for røntgenvidenskab, "sagde DOE -sekretær for videnskab, Paul Dabbar, der deltog i dagens ceremoni. "En opgraderet APS, herunder disse to længere strålelinjer, vil føre til nye innovationer inden for energieffektivitet, mere holdbare materialer og flere værktøjer til at bekæmpe virale pandemier. "

APS-opgraderingen erstatter den i forvejen kraftfulde elektronlagringsring i hjertet af anlægget med et topmoderne magnetgittersystem, der øger lysstyrken af ​​røntgenstråler genereret med op til 500 gange. Som en del af dette projekt, ni nye beamlines vil blive konstrueret omkring den eksisterende lagerring for at lette en række forskningsformål; Long Beamline Building er vært for to af dem.

"APS -opgraderingen er en hjørnesten i Argonnes fremtid, "sagde Argonne -direktør Paul Kearns." I forbindelse med andre unikke ressourcer, såsom Argonnes supercomputere, de nye strålelinjer på den opgraderede APS vil tillade forfølgelse af videnskab i en skala, der tidligere var antaget umulig, muliggøre større indvirkning fra gennembrud inden for sundhedsvæsenet, fremstilling, national sikkerhed, transport og energi. "

Som navnet antyder, bjælkelinjerne i Long Beamline Building vil være omkring tre gange længere end dem, der i øjeblikket er på APS, sender fotoner videre fra kilden for at nå de prøver, der analyseres. Denne afstand giver mulighed for mere fokuserede røntgenstråler, tillader forskere at se på noget så lille som den fineste struktur inde i selv den mest kompakte computerchip, i realtid.

De nye faciliteter vil også have større kapacitet til in situ -billeddannelse, betyder at observere prøver, mens forskere ændrer miljøet omkring dem. Dette giver mulighed for præcis måling af temperaturpåvirkningen, pres og andre faktorer på avancerede materialer, et vigtigt skridt mod at skabe den næste generation af komponenter til alt lige fra flymotorer til solceller.

"Vores mål er at skabe den mest avancerede og omfattende facilitet, vi kan for forskerne fra hele USA og rundt om i verden, der bruger APS, "sagde Robert Hettel, projektdirektør for APS Upgrade. "Disse forbedringer vil være en spilskifter for anlægget, og for røntgenvidenskab som helhed. "

Long Beamline -bygningen rummer:

• In Situ Nanoprobe (ISN): Denne 250 meter (820 fod) beamline er specielt designet til tæt fokuseret in-situ billeddannelse. Dens stråle kan fokusere ned til 20 nanometer, og det giver nok plads mellem optikken og prøven til at ændre prøvens miljø (gennem temperatur, tryk og andre metoder) og spore effekten af ​​disse ændringer ved ekstremt fin opløsning. En anvendelse af ISN ville være en mere præcis forståelse af elektrokemiske reaktioner inde i batterier, som forventes at føre til gennembrud i forlængelse af batteriets levetid.
• Højenergirøntgenmikroskop (HEXM): Designet til røntgenstråler med højere energi, der kan trænge ind i tættere materialer, denne 180 meter (590 fod) strålelinje kombinerer den energi med større fokuseringsevne. Dette vil give forskere mulighed for mere præcist at kortlægge materialesammensætninger, og HEXM's potentiale for in situ målinger vil gøre det til en målstråle for materialevidenskab og ingeniøranvendelser. En applikation ville være at teste flymotorblade under stress, for at se, hvor der dannes revner i de materialer, de er lavet af, og lære at forhindre dem.

Dagens ceremoni startede symbolsk på byggefasen af ​​Long Beamline Building, den eneste eksternt synlige del af APS -opgraderingen.

"University of Chicago er stolte over sin lange forbindelse med Argonne og APS, "sagde Juan de Pablo, Vice President for National Laboratories ved University of Chicago, der deltog i dagens ceremoni. "Vi ser frem til mange flere år med vitalitet, forskning, der ændrer verden på den opgraderede facilitet. "

Byggeriet påbegyndes efteråret, med en foreslået færdiggørelsesdato i midten af ​​2022 for Long Beamline Building. Første lys til APS -opgraderingen forventes i slutningen af ​​2023.

"APS -opgraderingen vil være transformerende, "sagde Stephen Streiffer, Argonnes vicelaboratoriedirektør for videnskab og teknologi og direktør for APS. "For brugere af APS, det vil være ligesom forskellen mellem at gå og flyve med et jetfly. Det vil revolutionere vores evne til at udforske videnskabens grænser og horisonter, og Long Beamline Building giver os mulighed for fuldt ud at udnytte opgraderingens muligheder. "