Senkrotron radyasyon kaynağı nedir?
Senkrotron radyasyon kaynağı, yüksek enerjili elektron demetlerini halka şeklinde bir senkrotron hızlandırıcıda neredeyse ışık hızında dolaşmaya zorlamak için bükme mıknatısları kullanır. Saptırılmış yörüngenin teğetsel yönü boyunca, elektronlar sürekli bir elektromanyetik dalga spektrumu yayar. Elektronlardan kaynaklanan bu kendiliğinden radyasyon, yüksek yoğunluk ve geniş bir spektral aralığa sahiptir; bu da istenen dalga boyunun keyfi olarak seçilmesine ve sürekli olarak ayarlanmasına olanak tanır. Bu nedenle, bilimsel araştırmalar için yeni bir ışık kaynağı türü haline gelmiştir.
Işık kaynağının ana yapısı:
Esas olarak bir doğrusal hızlandırıcı, bir güçlendirici, bir depolama halkası, ışın hatları ve deney istasyonlarından oluşmaktadır.
Gelişim Tarihi:
Işık Kaynağının Özellikleri
- Yüksek Yoğunluklu
Örneğin, geleneksel bir röntgen cihazıyla kristal kusurlarının röntgen görüntüsünü almak genellikle 7-15 gün pozlama süresi gerektirirken, senkrotron radyasyon kaynağı kullanmak sadece birkaç saniye veya dakika sürer. Bu nedenle çalışma verimliliği on binlerce kat artar. Yüksek parlaklık, senkrotron radyasyonunun geleneksel ışık kaynaklarının yapamadığı birçok görevi yerine getirmesini sağlar. - Geniş Spektrum
Senkrotron radyasyonu, kızılötesi, görünür ışık, vakum ultraviyole ve yumuşak X ışınlarından sert X ışınlarına kadar geniş bir spektral aralığı kapsar. Şu anda bu kadar geniş bir aralığı kapsayabilen ve aynı zamanda yüksek parlaklık sağlayabilen tek ışık kaynağıdır. - Yüksek Kollimasyon
Optik bileşenler aracılığıyla elde edilen senkrotron radyasyonu mükemmel bir kolimasyona sahiptir. Odaklandıktan sonra parlaklık büyük ölçüde artırılabilir, bu da son derece küçük numunelerin ve malzemelerdeki eser elementlerin incelenmesini mümkün kılar. - Nabız Atışlı Doğa
Senkrotron radyasyonu, depolama halkasında periyodik olarak dolaşan elektron demetleri tarafından yayılır ve nanosaniyeden mikrosaniyeye kadar değişen bir zaman yapısı oluşturan darbeler üretir. Bu özellik, kimyasal reaksiyonlar, fiziksel uyarılmalar ve biyolojik hücre değişiklikleri gibi zamana bağlı süreçlerin incelenmesini mümkün kılar. - Polarizasyon
Görünür ışığa benzer şekilde, depolama halkasından yayılan senkrotron radyasyonu, gözlemcinin açısına bağlı olarak doğrusal veya dairesel polarizasyon gösterebilir. Bu özellik, örneklerdeki belirli parametrelerin yönelimini incelemek için kullanılabilir.
Başlıca Kullanım Alanları:
Mühendislik Malzemeleri
HEPS mühendislik malzemeleri ışın hattı, güçlü penetrasyon yeteneği, çok ölçekli uzamsal çözünürlük, yüksek yoğunluk hassasiyeti, yüksek açısal çözünürlük ve geniş alan özelliklerine sahip tahribatsız test yöntemleri sunmaktadır. Mühendislik malzemelerinin mikro ve mezo yapısal özelliklerinin yanı sıra artık gerilme dağılımının yerinde, tahribatsız, çok boyutlu ve çok ölçekli çalışmalarını mümkün kılar. Ayrıca, imalat ve işleme teknikleri, yükleme ve çevresel koşullar ile malzemelerin makroskobik hizmet performansı arasındaki ilişkiler üzerine yapılan araştırmaları destekler.
Gelişmiş Malzemeler
Gelişmiş üretim teknolojilerinin bir temsilcisi olan endüstriyel sınıf 3D baskı, “Çin’de Üretildi 2025” stratejisinin önemli bir unsurudur. Karmaşık işlemler genellikle mikro yapısal evrime ve artık gerilime yol açarak malzeme performansının düşmesine ve erken arızaya neden olur. HEPS, işlem ve servis koşullarının yerinde, tahribatsız, gerçek zamanlı teşhisini sağlayarak mikro yapı ve performans arasındaki bağlantıya dair kritik bilgiler sunar ve gelişmiş malzemelerde güvenilirliğin artırılmasını destekler.
Kataliz ve Enerji
Verimli, temiz ve yenilenebilir yeşil enerji uygulamalarının anahtarı, kimyasal katalitik reaksiyon süreçlerini anlamanın yanı sıra moleküler ve nano ölçekte kontrol edilebilir kataliz elde etmekte yatmaktadır. Bu tür çalışmalar, yüksek X-ışını akısı, parlaklık, mükemmel zamansal ve uzamsal çözünürlük ve gerçekçi koşullar altında yerinde ve operando deneyler yapabilme yeteneğine sahip senkrotron radyasyon tesisleri gerektirir. Sadece yüksek parlaklığa ve son derece düşük emisyona sahip senkrotron radyasyon cihazları bu araştırma koşullarını sağlayabilir.
Yeni Enerji
Şeyl petrolü ve gazı, küresel kaynak geliştirme alanında yeni bir odak noktası haline geldi. HEPS’in nano-CT teknolojisi kullanılarak, şeyl yapılarının nanometre çözünürlüğünde üç boyutlu görüntülenmesi mümkün olup, şeyl gözeneklerinin mekansal dağılım özellikleri ortaya çıkarılmakta ve gözenek bağlantısı, gözenek boyutu dağılımı ve gözenek hacmi gibi parametreler elde edilmektedir. Ayrıca, küçük açılı saçılma yöntemleri, nanoporeleri ve gözeneklerin farklı ölçeklerdeki dağılımını çözerek, şeyl petrolü ve gazının depolama özelliklerini incelemek için bilimsel veriler sağlamaktadır.
Senkrotron ışık kaynaklarının küresel dağılımı
Senkrotron radyasyon ışık kaynakları ulusal ekonomi, bilimsel araştırma ve savunma sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve çeşitli manyetik malzemeler bunların önemli bir parçasını oluşturmaktadır.
