Eesti-Soome kiirekanal materjaliteaduse uuringuteks

MAX-IV sünkrotronkeskus teaduskeskus Lundis, Rootsis  on uus sünkrotronkiirguse allikas, mis pakub võimalusi uuringuteks väga erinevates valdkondades nagu fundamentaalfüüsika, materjali-, bio- ja nanoteadused ning meditsiin. Eesti kiirekanal on planeeritud ehitada uuele 1.5 GeV energiaga kogujaringile. Seda kasutatakse kui ülipehme röntgenkiirguse allikat, mis võimaldab uurida uute materjalide elektroonseid omadusi

Ehitatav MAX-IV sünkrotronkeskus arhitekti pilgu läbi (https://www.maxlab.lu.se/node/1385)

Mis on sünkrotron?
Sünkrotronid on elektronide kiirendid, mida kasutatakse kiirgusallikana aine süvastruktuuri uuringutes. Sünkrotronides saadakse valgust, valguskiirusel liikuvate elektronide aeglustamisel.  Sõltuvalt elektronide energiast emiteerivad sünkrotronid kiirgust väga laias lainepikkuste vahemikus- infrapunasest kalgi röntgenkiirguseni. Kiirekanali kaudu juhitakse iga teadlase jaoks sobivate omadustega footonite voog sünkrotronist eksperimendi seadmeni. Iga kiirekanal on kõrgtehnoloogiline rajatis, mis koosneb paljudest komponentidest, millest tähtsamateks on undulaator või vigler (seade, kus sünnivad footonid), soojuskoormust vähendav peegel, monokromaator koos fokuseeriva optikaga ja eksperimendiseade.

Eesti-Soome kiirekanalil on kaks haru – üks vabade aatomite, molekulide ja nanoosakeste uuringuteks ning teine tahkiste pindade uuringuteks. Footonite allikaks on kasutusel võnguti. Võnguti on võimeline looma erineva polarisatsiooniga kiirgust (elliptiline parem ja vasak polarisatsioon ning vabalt valitava suunaga lineaarne polarisatsioon) energia vahemikus 4.3 eV (288 nm) ja 1000 eV (1.24 nm). Pärast võngutit on paigaldatud toroidse pinnaga kollimeeriv peegel. Footoni energiat valitakse kasutades monokromaatorit, milles on kaks võret 60 joont/mm ja 600 joont/mm. Peale monokromaatorit on võimalik valguse kiir suunata kas gaas-faasi harukanalisse või tahkefaasi harukanalisse kasutades kahte toroidse pinnaga peeglit. Toroidse pinnaga peeglid fokusseerivad kiire väljundpilule. Pärast väljundpilu fokusseeritakse kiir eksperimendi jaama kasutades ellipsoidse pinnaga peeglit. Eksperimendi jaamas on kiire suuruseks objektil 100μm². Lahutusvõime on seadmel 10000 ja kiire eredus objektil 10¹⁴ – 10¹⁰ footonit/sekundis.

Eesti-Soome kiirekanali skeem.