Для станции «Микрофокус» ЦКП «СКИФ» создали вставное устройство с рекордным магнитным полем

Ондулятор с рекордными параметрами изготовили в ИЯФ СО РАН для станции «Микрофокус» центра «СКИФ». Магнитное поле достигло 1,35 Тл при периоде 15,6 мм. По данным разработчиков, такого сочетания не демонстрировал ещё никто. У зарубежных устройств со схожей геометрией — от KIT (Германия), ESRF (Франция) и APS (США) — поле не превышает 1,1-1,2 Тл.

Достижение важно не само по себе, а из-за задачи, которую решает. «СКИФ» — российский синхротрон четвёртого поколения класса «мегасайенс». Он даёт интенсивные пучки рентгеновского излучения, позволяющие изучать вещество на атомном уровне. Чем ярче это излучение, тем шире возможности исследователей. Ондулятор как раз и работает на яркость: стоя на прямом участке ускорителя, он заставляет электронный пучок петлять, и на каждом повороте тот испускает синхротронное излучение.

Именно яркость — главная характеристика любого синхротронного источника. Ради неё физики и создали вставные сверхпроводящие устройства. Первым был вигглер: многополюсная конструкция со знакопеременным полем, где яркость растёт пропорционально числу полюсов. Первый такой вигглер в мире появился в ИЯФ СО РАН ещё в прошлом веке. Позже к нему добавился ондулятор — разновидность с другим спектром, у которой яркость растёт пропорционально квадрату числа полюсов. Для первых станций «СКИФ» институт подготовил пять вставных устройств: три вигглера и два ондулятора.

Конструктивно оба типа устроены одинаково — цепочка небольших дипольных магнитов, отклоняющих пролетающий пучок. Разница в том, как складывается интенсивность излучения от каждого полюса, и в спектре. Поэтому конкретной станции нужно своё устройство, под её методики и объекты изучения. «Микрофокус», для которого сделан рекордный ондулятор, займётся геологией, геофизикой и материаловедением.

Устройство собрано из 256 магнитных катушек на двухметровом алюминиевом каркасе. Катушки изготовили максимально одинаковыми, а перед установкой измерили поле каждой — чтобы отбраковать отклоняющиеся и правильно расставить остальные. Такой подход упрощает настройку после сборки и включения.

Как рассказали в рпесс-служба ИЯФ СО РАН, испытания прошли в жидком гелии, где и был достигнут рекордный уровень поля. Совместить высокое поле с коротким периодом было сложной технологической задачей. С этим ондулятором станция «Микрофокус» сможет задействовать все возможности электронного пучка с экстремально малым эмиттансом — ещё одним параметром, определяющим яркость излучения. Как отмечают в ИЯФ СО РАН, передовые исследования на «СКИФ» станут возможны в том числе благодаря этим устройствам. Установка на ускорительное кольцо намечена на конец 2026 года.