Opgraderet røntgenlaser viser sin bløde side

Anden fase af et større opgraderingsprojekt er nu online hos Linac Coherent Light Source (LCLS), den banebrydende røntgenfri-elektronlaser ved Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory. Den 12. september, videnskabsmænd førte en elektronstråle gennem en ny bølger for at producere "bløde" røntgenstråler. Dette følger det opgraderede anlægs første lys i juli, produceret med en anden undulator, der genererer "hårde" røntgenstråler.

Undulators, integreret med røntgenfri elektronlasere som LCLS, bruge en kompliceret afstemt serie af magneter til at omdanne elektronenergi til intense udbrud af røntgenstråler. Hårde røntgenstråler, som er mere energiske, give forskere mulighed for at afbilde materialer og biologiske systemer på atomniveau. Bløde røntgenstråler kan fange, hvordan energi strømmer mellem atomer og molekyler, spore kemi i acton og tilbyde indsigt i nye energiteknologier.

Den nye bløde røntgenundulator, den anden store del af LCLS-II opgraderingsprojektet falder på plads, blev designet og bygget af DOE's Lawrence Berkeley National Laboratory og installeret hos SLAC i løbet af de sidste 18 måneder. Selvom LCLS ikke er den første facilitet, der huser mere end én undulator, det vil være den eneste, der er i stand til at skinne begge stråler på den samme prøve samtidigt, udvidelse af røntgenlaserens videnskabelige rækkevidde.

Den bløde røntgenundulator vil producere røntgenimpulser, der varer mindre end en milliontedel af en milliardtedel af et sekund, giver forskere mulighed for at undersøge kvante- og kemiske systemer mere direkte end nogensinde før. Disse ultrakorte impulser vil snart blive sat i gang på det nye tidsopløste atom, Molekylær og optisk videnskab (TMO) instrument, den første af LCLS-II-æraen. Der, det vil give videnskabsfolk mulighed for at undersøge - på kvanteniveau - grundlæggende fænomener, der er centrale for komplekse processer såsom fotosyntese, kvanteberegning, og dannelse og brydning af bindinger, der styrer alle kemiske reaktioner.

Når LCLS-II er færdiggjort inden for de næste to år, det vil øge røntgenlaserens gennemsnitlige effekt med tusindvis af gange, producerer op til en million pulser i sekundet sammenlignet med 120 i sekundet i dag. Det sidste trin er i øjeblikket ved at blive installeret:en helt ny accelerator, der bruger kryogen superledende teknologi til at rampe op til disse aldrig før opnåede gentagelseshastigheder.