Институт Пауля Шеррера
Paul Scherrer Institut (PSI) — крупный междисциплинарный научно-исследовательский институт в Швейцарии, носит имя швейцарского физика Пауля Шеррера. Расположен в кантоне Аргау, на территориях коммун Филлиген и Вюренлинген, на берегах реки Аре, занимает площадь около 35 гектар[1]. Организационно входит в домен швейцарских федеральных технологических институтов[англ.] (ETH-Bereich). Число сотрудников составляет 2100 человек[2]. 37% исследований посвящены материаловедению, 24% — наукам о жизни, 19% — энергетике, 11% — ядерной энергии и безопасности, 9% — физике элементарных частиц[3]. В PSI функционирует комплекс научно-исследовательских установок, на которых проводят эксперименты исследователи многих национальных и иностранных организаций. Так, в 2017 году свыше 2500 учёных из 60 организаций приезжали в PSI для проведения своих исследований[2]. ИсторияИнститут образован в 1988 слиянием EIR (Eidgenössisches Institut für Reaktorforschung, Федеральным институтом исследования реакторов, основан в 1960) и SIN (Schweizerisches Institut für Nuklearphysik, Швейцарский институт ядерных исследований, основан в 1968). Институты находились на противоположных берегах реки Аре, один сосредоточен на вопросах ядерной энергии, второй — на ядерной физике и физике частиц[4]. С 1984 года вошедший в PSI институт SIN управляет центром протонной терапии, к 2020 году свыше 9000 пациентов с онкологическими заболеваниями получили облучение пучком протонов.[5]
Ускорители и крупные исследовательские установкиПротонный ускорительный комплексКрупнейшая установка института, на базе которой строятся эксперименты с нейтронами и мюонами — это ускорительный комплекс, ускоряющий интенсивный пучок протонов до энергии 590 МэВ[6]. Комплекс функционирует с 1984 года. Источник и ускоритель Кокрофта-УолтонаПучок протонов производится в ионном источнике, использующем циклотронный резонанс для ионизации (ECRIS). Протоны вытягиваются напряжением 60 кВ, и затем ускоряются до 870 кэВ в электростатическом ускорителе Кокрофта-Уолтона, который служит форинжектором для следующей ступени комплекса[7]. ИнжекторС 1984 года второй ступенью служит Инжектор-2, представляющий собой 72 МэВ секторный изохронный циклотрон[8]. Магнит состоит из 4 секторов общим весом 760 тонн, в промежутках расположены 4 ускоряющих резонатора с частотой 50 МГц. 590 МэВ циклотронСердцем комплекса является 590 МэВ секторный изохронный циклотрон, состоящий из 8 спиральных магнитов с инжекцией на радиусе 2.1 м, и выпуске с радиуса 4.5 м. 4 основных ускоряющих резонатора работают на частоте 50 МГц, и ускоряют пучок до максимальной энергии за 186 оборотов (со старыми алюминиевыми резонаторами частицы ускорялись за 217 оборотов)[7]. В 1979 году добавлен резонатор 150 МГц, растягивающий сгусток, что повышает его предельную интенсивность. Заложенный при проектировании выпущенный ток 100 мкА был многократно превышен в результате ряда апгрейдов. Выпущенный из циклотрона протонный пучок достигает тока 2.4 мА, и несёт рекордную мощность 1.4 МВт[9]. Swiss Muon Source (SμS)Выведенный пучок протонов сбрасывается на углеродную мишень, производя поток пионов, которые на лету распадаются на мюоны. На пучке мюонов проводится ряд экспериментов (FLAME, DOLLY, GPD, GPS, HAL-9500, LEM). Swiss Spallation Neutron Source (SINQ)С 1996 года протонный пучок используется для производства нейтронов, с потоком до 1014n см−2с−1[10]. С 2006 года протонный пучок сбрасывается на мишень MEGAPIE (MEGAwatt PIlot-Experiment) с жидкой свинцово-висмутовой эвтектикой[англ.] (ранее использовалась твёрдая мишень), где в результате реакции скалывания производятся нейтроны. На нейтронном источнике работает 15 пользовательских станций. Ultracold Neutron Source (UCN)С 2011 года работает источник ультрахолодных нейтронов[англ.] UCN[11]. Источник работает в импульсном режиме и использует модератор из замороженного дейтерия при температуре 5 К. Циклотрон COMETНачиная с 2007 года для протонной терапии используется первый в мире специализированный сверхпроводящий циклотрон COMET на энергию 250 МэВ, с выводом пучка в 4 комнаты, из них три оборудованы гантри[12]. Ранее для тематики протонной терапии использовался пучок основного исследовательского 590 МэВ циклотрона в режиме деления времени с другими экспериментами.  Swiss Light SourceЭлектронный синхротрон на энергию 2.4 ГэВ, специализированный источник синхротронного излучения захватил первый пучок в конце 2000 года, с 2001 года работает на пользователей. SwissFELРентгеновский лазер на свободных электронах SwissFEL представляет собой линейный ускоритель электронов длиной 780 м на энергию 5.8 ГэВ[13]. Пучок с энергией 2.1 ГэВ ответвляется в ЛСЭ мягким рентгеновским излучением Athos, жёсткий рентген излучается в ондуляторе ЛСЭ Aramis пучком на полной энергии. Частота повторения 100 Гц. См. такжеПримечания
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Portal di Ensiklopedia Dunia
