Bilim adamları Işık Kaynakları için Süperiletken Mıknatıs Yapıyor

blank
Bilim adamları Işık Kaynakları için Süperiletken Mıknatıs Yapıyor

İçerik: Bilim adamları Işık Kaynakları için Süperiletken Mıknatıs Yapıyor

Bilim adamları Işık Kaynakları için Süperiletken Mıknatıs Yapıyor. Yeterince güçlü bir ışıkla, insanların bir zamanlar imkansız olacağını düşündükleri şeyleri görebilirsiniz. Büyük ölçekli ışık kaynağı tesisleri bu güçlü ışığı üretir ve bilim adamları bunu daha dayanıklı malzemeler oluşturmak, daha verimli piller ve bilgisayarlar oluşturmak ve doğal dünya hakkında daha fazla bilgi edinmek için kullanır.

Bu devasa tesisleri inşa etmeye gelince, alan paradır. Daha küçük cihazlardan daha yüksek enerjili ışık huzmeleri alabilirseniz, inşaat maliyetlerinden milyonlarca tasarruf edebilirsiniz. Buna mevcut ışık kaynaklarının yeteneklerini önemli ölçüde geliştirme şansını ekleyin ve üç ABD Enerji Bakanlığı ulusal laboratuvarındaki bilim insanlarını bir araya getiren bir projenin ardındaki motivasyona sahipsiniz.

Bu ekip, 15 yıldan fazla süredir çalışmakta olan önemli bir kilometre taşına ulaştı: Kullanım gereksinimlerini karşılayan, son teknoloji ürünü yarım metre uzunluğunda yeni bir prototip mıknatısı tasarladılar, inşa ettiler ve tamamen test ettiler. mevcut ve gelecekteki ışık kaynağı tesislerinde.

DOE’nin Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda seçkin bir araştırmacı olan Efim Gluskin’e göre bir sonraki adım, bu prototipi ölçeklendirmek, bir metreden daha uzun bir tane oluşturmak ve DOE Bilim Ofisi Kullanıcısı olan Advanced Photon Source’a kurmak. Argonne’daki tesis. Ancak bu mıknatıslar, APS gibi ışık kaynaklarıyla uyumlu olacak olsa da, buradaki asıl yatırım, henüz inşa edilmemiş yeni nesil tesislerde.

Gluskin, “Bu teknolojinin gerçek ölçeği gelecekteki serbest elektron lazer tesisleri içindir” dedi. “Cihazın boyutunu küçültürseniz, tünelin boyutunu küçültür ve bunu yapabilirseniz on milyonlarca dolar tasarruf edebilirsiniz. Bu büyük bir fark yaratıyor. “

Bu uzun vadeli hedef, Gluskin ve Argonne meslektaşlarını, her ikisi de DOE laboratuvarı olan Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndan bilim adamları ile işbirliği içine soktu. Her laboratuvar onlarca yıldır süper iletken teknolojiyi takip ediyor ve son yıllarda niyobyumu kalayla birleştiren bir bileşik üzerinde araştırma ve geliştirme çabalarına odaklandı.

Bu malzeme süper iletken bir durumda kalır – yani içinden geçen akıma karşı hiçbir direnç göstermez – yüksek manyetik alanlar oluştursa bile, bu onu dalgalı mıknatıslar denen şeyi inşa etmek için mükemmel kılar. APS gibi ışık kaynakları, bir depolama halkası içinde dolaşırken elektronlar tarafından verilen enerjiyi sifonlayarak foton ışınları (ışık parçacıkları) üretir. Dalgalanma mıknatısları, bu enerjiyi ışığa dönüştüren cihazlardır ve onlarla ne kadar yüksek manyetik alan üretebilirseniz, aynı boyuttaki cihazdan o kadar fazla foton yaratabilirsiniz.

Şu anda APS’ye yerleştirilmiş birkaç süper iletken dalgalanma mıknatısı var, ancak onlar on yıllardır standart olan niyobyum-titanyum alaşımından yapılmıştır. Berkeley Lab’ın kıdemli bilim adamı Soren Prestemon’a göre niyobyum-titanyum süper iletkenler, daha düşük manyetik alanlar için iyidir – yaklaşık 10 tesla’da süper iletken olmayı bırakırlar. (Bu, tipik buzdolabı mıknatısınızdan yaklaşık 8.000 kat daha güçlüdür.)

“Niyobyum-3-kalay daha karmaşık bir malzemedir,” dedi Prestemon, “ancak akımı daha yüksek bir alanda taşıyabilir. 23 tesla’ya kadar süper iletkendir ve daha düşük alanlarda niyobyum-titanyum kadar üç kat akım taşıyabilir. Bu mıknatıslar, süper iletken olmalarını sağlamak için 4,2 Kelvin’de, yani eksi 450 Fahrenheit’te soğuk tutulur. “

Prestemon, Berkeley’in 1980’lerde başlayan niyobyum-3-kalay araştırma programının ön saflarında yer aldı. Argonne’da geliştirilen yeni tasarım, Prestemon ve meslektaşlarının önceki çalışmaları üzerine inşa edildi.

“Bu, hem tasarım güncel spesifikasyonlarını karşılayan hem de ışın aktarımı için manyetik alan kalitesi açısından tamamen test edilmiş ilk niyobyum-3-kalay dalgıçtır,” dedi.

Orada niyobyum-3-kalay mıknatıs programını başlatan ve yöneten Sasha Zlobin’e göre Fermilab, 1990’larda bu malzeme ile çalışmaya başladı. Fermilab’ın niyobyum-3-kalay programı, İsviçre’deki CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi parçacık hızlandırıcılar için süper iletken mıknatıslar ve Fermilab sahasında kurulacak yeni PIP-II doğrusal hızlandırıcı üzerinde odaklandı.

Zlobin, “Yüksek alanlı niyobyum-3-kalay mıknatıslarımızla başarıyı gösterdik” dedi. “Bu bilgiyi, bu süper iletkene dayalı olarak süper iletken dalgalanmalara uygulayabiliriz.”

Ekibe göre sürecin bir kısmı, istenen manyetik alan düzeyine yaklaştıkça mıknatıslarda erken su vermelerinden nasıl kaçınılacağını öğreniyor. Mıknatıslar, direnci dirençsiz akım iletme yeteneklerini yitirdiklerinde, ortaya çıkan geri tepmeye su verme denir ve manyetik alanı ortadan kaldırır ve mıknatısın kendisine zarar verebilir.

Ekip, IEEE Uygulamalı Süperiletkenlik İşlemlerinde, yeni cihazlarının şu anda APS’de bulunan niyobyum-titanyum süperiletken dalgalanmalara kıyasla daha yüksek bir manyetik alana sahip yaklaşık iki kat daha fazla akım barındırdığını bildirecek.

Proje, Argonne’nin süperiletken dalgalayıcılar inşa etme ve çalıştırma deneyimine ve Berkeley ve Fermilab’ın niyobyum-3-kalay bilgisine dayanmaktadır. Fermilab, süper iletken tellerin seçimi konusunda tavsiyelerde bulunarak ve teknolojilerindeki son gelişmeleri paylaşarak sürece rehberlik etmeye yardımcı oldu. Berkeley, su vermeleri tespit etmek ve mıknatısı korumak için gelişmiş hesaplama tekniklerini kullanan son teknoloji ürünü bir sistem tasarladı.

Argonne’da prototip, Yury Ivanyushenkov liderliğindeki APS süperiletken dalgalanma ekibinin üyelerinin tasarım, inşaat ve testlerine katkılarıyla, Proje Müdürü İbrahim Kesgin’in rehberliğinde bir grup mühendis ve teknisyen tarafından tasarlanmış, üretilmiş, monte edilmiş ve test edilmiştir. .

Araştırma ekibi, önümüzdeki yıl tamamlanması gereken tam boyutlu prototiplerini, daha kalın malzeme örnekleri arasında eşleştirmek için daha yüksek enerjili foton ışınlarından yararlanan APS’nin 1. Sektörüne kurmayı planlıyor. Bu, çalışan bir ışık kaynağında tasarım özelliklerinde çalışabileceğini gösteren, cihaz için kanıtlayıcı bir zemin olacaktır. Ancak Gluskin, gözün her iki teknolojiyi de, niyobyum titanyum ve niyobyum-3-kalay’ı endüstriyel ortaklara aktarmakta ve bu cihazları gelecekteki yüksek enerjili ışık kaynağı tesisleri için üretmekte olduğunu söylüyor.

Gluskin, “Anahtar, laboratuvarlar ve DOE araştırma ve geliştirme fonları tarafından desteklenen istikrarlı ve kalıcı bir çalışma oldu” dedi. “Bu noktaya gelmek için adım adım artan bir ilerleme oldu.”

0 0 Puan
Konu Puanı

Teknoloji.news: Bilim adamları Işık Kaynakları için Süperiletken Mıknatıs Yapıyor

Hakkında Taylan Özgür İnal

blank

Tekrar kontrol edin

blank

Kuantum Hesaplama Yeni ‘Gooseberry’ Çipiyle İlerliyor

Kuantum Hesaplama Yeni ‘Gooseberry’ Çipiyle İlerliyor. Drexel University’nin çevrimiçi bilgisayar bilimi programları, sizi teknolojinin en …

guest
0 Yorum
Satır içi geri bildirimler
Bütün yorumları gör