Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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VISÃO GERAL

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O Anel de Armazenamento UVX é uma Fonte de Luz Síncrotron de segunda geração que opera com feixes de elétrons à energia de 1,37 GeV. O sistema de injeção inclui um acelerador linear de 120 MeV e um Síncrotron Injetor, ou Booster, de 500 MeV. A máquina opera em decay-mode e a maior parte das Linhas de Luz são baseados em imãs dipolos. Duas estações de RF são usadas para fornecer energia para o feixe de elétrons, com cada estação incluindo uma cavidade de aceleração de célula única à temperatura ambiente e um amplificador de estado sólido de 50 kW operando em 476 MHz. O Anel de Armazenamento está alojado em um túnel de temperatura controlada e sistemas de feedback são usados para manter a órbita feixe estável durante os turnos de usuário. Duas Linhas de Luz de diagnóstico são utilizadas para o monitoramento do feixe.

OPERAÇÃO E CONFIABILIDADE

Ao longo dos últimos anos, o UVX tem entregado cerca de 3700 horas de feixe síncrotron por ano, com a operação de 24 horas, de segunda a sábado. A fonte de luz opera em decay-mode e injeções acontecem duas vezes por dia, com 30 minutos de tempo previsto para cada injeção.

 

A máquina normalmente opera no modo multi-bunch embora turnos de single-bunch podem ser entregues sob demanda dos usuários. No modo multi-bunch, a corrente inicial é de 250 mA, se reduzindo a cerca de 130 mA no final do turno. O tempo de vida inicial do feixe (em baixo acoplamento vertical) é tipicamente da ordem de 12 horas. No modo de single-bunch, a corrente inicial é de cerca de 9 mA.

 

Injeção no Booster ocorre à energia de 120 MeV e sua energia máxima é de 500 MeV. Cerca de 50 ciclos de injecção são necessários para preencher o Anel de Armazenamento vazio com uma corrente de 250 mA. A injeção ocorre a baixas energias no Anel de Armazenamento, e a energia dos feixes tem que ser aumentada para a energia de operação após o processo de acumulação. No fim do turno, a corrente restante é desacelerada para a energia de injecção e o processo de injeção é retomado.

 

A confiabilidade da fonte de luz síncrotron, isto é, a razão entre o tempo de feixe fornecido e o tempo de feixe programado, tem sido geralmente perto de 97,5%, que está no mesmo nível das fontes de luz de terceira geração mais competitivas. Nos últimos anos, o tempo médio entre as perdas feixe tem sido tipicamente da ordem de 60 horas.

REDE MAGNÉTICA

A fonte de luz UVX possui uma rede magnética DBA de simetria sextupla. A rede magnética inclui 12 dipolos de 1,67 T, 36 quadrupolos e 18 sextupolos. Há 6 seções retas de 2,95 m, 4 delas disponíveis para dispositivos de inserção, 3 das quais são atualmente ocupadas com: um ondulador EPU50, um wiggler supercondutor 4T SCW60 e um wiggler híbrido 2T W80. A máquina possui de cerca de 93 m de comprimento e o número harmônico é 148. Um conjunto de 18 imãs corretores horizontais e 24 verticais é usado por um sistema de feedback de 3 kHz para manter a órbita do feixe dentro das tolerâncias durante todo o turno de usuários.

 

A rede magnética do síncrotron Booster inclui 12 dipolos em dois arcos acromáticos de 180° baseados em células FODO. A circunferência do Booster é de cerca de um terço da do anel principal e opera a 0,2 Hz. O sistema de RF do Booster inclui uma cavidade de célula única e um amplificador de estado de 2 kW trabalhando a 476 MHz.

FONTES DE RADIAÇÃO

Considering the two exits of each 1.67 T dipole, at 4° and 15°, the 6-fold symmetry of the lattice results in four types of radiation source according to the size and divergence of the synchrotron beam.

Fonte Tamanho (FWHM*) [mm] Divergência (FWHM*) [mrad]
Dipolos (quaisquer) a 15°0.87 x 0.171.9 x 0.05
Dipolos (pares) a 4°0.92 x 0.153.0 x 0.05
Dipolos (impares) a 4°1.10 x 0.200.9 x 0.05
Segmentos Retos3.86 x 0.040.2 x 0.06

LINHAS DE LUZ

Na Fonte de Luz Síncrotron UVX existem atualmente 20 linhas de luz instaladas, a maioria das quais estão disponíveis para a comunidade de usuários (principalmente do Brasil e da América Latina).

 

14 Linhas de Luz são baseadas nos dipolos de 1,67 T do anel de armazenamento. Seis delas (XAFS2, XRF, XPD, SAXS1, XAFS1, IMX) estão na saída a 15° dos dipolos, seis delas (SAXS2, SXS, DXAS, SGM, XRD1, XRD2) estão na saída a 4° de dipolos pares e duas delas (IR, TGM) estão na saída a 4° de dipolos ímpares.

 

Outras três linhas de luz se baseiam em dispositivos de inserção: uma com base no Ondulador EPU50 (PGM), uma com base no Wiggler híbrido 2T W80 (MX2), e uma base com base no Wiggler supercondutor 4T SCW60 (XDS).

 

Finalmente, duas linhas de luz de diagnóstico (DFE, DFX) são usadas para monitorar o feixe e uma linha de luz de dipolo (IBL) é usada para o desenvolvimento e teste de instrumentação tanto para UVX quanto para a nova Fonte de Luz Síncrotron Sirius.

FUNÇÕES BETATRON

twiss-functions

PARÂMETROS DO ANEL DE ARMAZENAMENTO

Parâmetro Valor Unidade
Energia1.37GeV
Energia na Injeção500MeV
Corrent do Feixe250mA
Circunferência93.2m
Diâmetro Médio29.7m
Rede MagnéticaDBA
Simetria da Rede6
Raio de Curvatura dos Dipolos2.735m
Campos dos Dipolos1.67T
Número de Diplos12
Segmentos Retos Livres4
Comprimento dos Segmentos Retos2.95m
Emitância Natural na Energia Máxima100nm.rad
Ajuste Betatron Horizontal5.27
Ajuste Betatron Vertical4.17
Fequência Síncrotron (na Energia Máxima e Vrf = 500 kV)25kHz
Cromaticidade Horizontal Natural-7.8
Cromaticidade Vertical Natural-9.5
Fator de Compactação do Momentum0.0083
Dispersão de Energia0.281%
Frequência RF476.066MHz
Número Harmônico148
Período de Revolução311ns
Tempo de Amortecimento Horizontal (na Energia Máxima)7.8ms
Tempo de Amortecimento Vertical (na Energia Máxima)7.5ms
Tempo de Amortecimento Síncrotron (na Energia Máxima)3.7ms
Tempo de Vida do Feixe (com e sem correções no acoplamento)26/17h
Energia Perdida nos Dipolos a cada volta114eV
Potência Irradiada nos Dipolos (a 100 mA)11.4kW
Energy Crítica nos Dipolos2.08keV

PARÂMETROS DO BOOSTER

Parâmetro Valor Unidade
Energia500MeV
Energia na Injeção120MeV
Circunferência34m
Eixo Maior12.3m
Eixo Menor7.9m
Raio de Curvatura dos Dipolos1.026m
Campos dos Dipolos1.63T
Número de Dipolos12
Emitância Natural (na Energia Máxima)284nm.rad
Ajuste Betatron Horizontal2.27
Ajuste Betatron Vertical1.12
Cromaticidade Horizontal Natural -2.1
Cromaticidade Vertical Natural -2.5
Fator de Compactação do Momentum0.129
Frequêcia RF476.066MHz
Número Harmônico54
Período de Revolução113.4ns

FOTOS

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