Lund indvier verdens mest lysstærke synkrotron på årets længste dag
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Lund indvier verdens mest lysstærke synkrotron på årets længste dag

Den svenske skovindustri møder øget konkurrence og har behov for nye produkter. Det kræver grundlæggende viden om træ, som er et materiale med meget forskellige strukturer på forskellige længdeskalaer.

Det er en viden, som branchen forventer at kunne finde med den nye synkrotron MAX IV i Lund, fortæller Magnus Larsson, der er industrial liaison officer ved forskningsanlægget.

Magnus Larsson beretter, at et andet område, som kan få glæde af synkrotronen, er food & packaging-industrien, hvor forskningsanlægget gør det muligt at studere samspillet mellem materialer, smag og konsistens på molekylært niveau.

Synkrotroner er cirkelformede anlæg med en omkreds på op til flere hundrede meter, hvor elektroner styret af magneter bevæger sig rundt med høj energi.

Foto: Ingeniøren

Rundt i ringen kan placeres moduler, hvor elektroner udsættes for en hurtig slalombevægelse, hvorved de afgiver energi i form af røntgenstråling, som sendes i en ret linje ud af ringen.

Hvert indsætningsmodul eller hver undulator, som det hedder på fagsproget, fører til en beamlinje og en målestation, hvor man kan bruge røntgenstrålingen til at studere den molekylære og atomare opbygning af materialer, hvad enten det er nye metallegeringer, nye lægemidler eller arkæologiske prøver.

MAX IV hører til klassen af synkrotroner lige under de allerstørste af slagsen som det fælleseuropæiske anlæg European Synchrotron Radiation Facility i Grenoble i Frankrig, hvor elektronerne opnår en energi på 6 gigaelektronvolt i en ring med en omkreds på 844 meter.

MAX IV er placeret tæt ved motorvejen uden for Lund. Nogle få af beamlinjerne er så lange, at de ender i separate bygninger uden for den runde bygning, der huser selve lagerringen. På arealet til højre umiddelbart uden for billedet bygges verdens største neutronkilde European Spallation Source (ESS). Foto: Roger Eriksson, ESS)

Magneter er fremstillet i Danmark

I MAX IV med en omkreds på 528 meter bliver elektronenergien på 3 GeV.

Anlæg med tilsvarende energi findes allerede i en del europæiske lande, men MAX IV, som er baseret på et nyt design udviklet af den svenske professor i acceleratorteknologi Mikael Eriksson ved universitetet i Lund, adskiller sig markant fra disse.

I Mikael Erikssons design er flere forskellige magneter kombineret i samme modul, både magneter, der afbøjer strålen, og magneter, der fokuserer strålen. I de nuværende synkrotroner er disse forskellige magneter i forskellige moduler. Det har stillet helt usædvanlige krav til fabrikationen af magneterne, som er leveret af Danfysik A/S i Taastrup og det svenske firma Scanditronix Magnet.

Læs også: Danfysik skaber unikt magnetsystem til synkrotronen i Lund

Danske Jesper Andersen er en af de to videnskabelige direktører ved MAX IV. Han fortæller, at MAX IV bliver en synkrotron med lav emittans og høj brillians.

Emittans er målet for, hvor meget et ladet partikelbundt bliver bredere, når det bevæger sig rundt i acceleratoren. Det har dimensionen længde gange vinkel.

I MAX IV har man en emittans på 0,3 nm rad. Det er ca. 10 gange mindre end andre 3 GeV-synkrotroner rundt omkring i verden. Det er med til at gøre MAX IV til den mest lysstærke synkrotron i verden med den højeste brillians, dvs. med flest fotoner pr. sekund pr. areal pr. rumvinkel.

»Høj brillians gør det lettere at fokusere strålebundtet og gør anlægget velegnet til afbildningsformål. Vi kan ikke kun optage stillbilleder, men også film af processer, og dermed eksempelvis se fænomener som rekrystallisering af metaller under opvarmning«, siger Jesper Andersen.

Selve lagerringen, hvor elektronerne cirkulerer i et kun 19 mm tykt vakuumrør. (Foto: Nils Bergendal)

Hver beamlinje ved MAX IV bliver designet til forskellige formål.

Den danske beamlinje Danmax opbygges til enten at kunne anvendes til imaging, som bl.a. kan bruges til studere udmattelse i kompositmateriale, eller til diffraktionsmålinger, som kan bruges til at studere den atomare opbygning af materialer.

Læs også: Danmark får sin egen bid af MAX IV

Danmax bliver dog den sidst færdiggjorte af de 14 beamlinjer, der foreløbig er besluttet.

»Vi forventer, Danmax vil være klar til brug i 2019,« siger Jesper Andersen.

Ved indvielsen i næste uge er tre beamlinjer under indkøring, mens to yderligere vil blive installeret i efteråret, hvoraf den ene til forsøg med meget korte pulse (ca. 100 femtosekunder) vil befinde sig på forlængelsen af den lineære accelerator og ikke i synkrotronringen. Med udgangen af 2017 er det planen, at de 11 første skal være installeret.

Indvielsen

Indvielsen af anlægget blev for flere år siden fastsat til det tidspunkt, hvor Solen står højest på himlen over MAX IV på årets længste dag i 2016. Det er 21. juni kl. 13:08:55.

Den svenske konge får dog ikke lov til at trykke på en knap og åbne anlægget på denne måde, fortæller Jesper Andersen, for af sikkerhedshensyn vil anlægget slet ikke blive tændt på selve indvielsesdagen.

Dagen og tidspunktet er udelukkende fastsat for at bidrage til den ceremonielle begivenhed. Desuden er anlægget på sin vis allerede taget i brug. De første elektroner cirkulerede rundt i ringen for næsten et år siden den 25. august 2015.

Det skete ved meget lav elektron­strøm og uden fintuning af elektronernes bane med de mange magneter.

»Alligevel kunne elektronerne tage tre omgange i det kun 19 mm tykke vakuumrør, der udgør selve lagerringen. Det viser, hvor godt anlægget er designet og konstrueret,« siger Jesper Andersen.

Det er ikke trivielt at indkøre en ny synkrotron. Men gradvist blev elektronstrømmen øget, og magneterne sat til at korrigere banen, så elektronerne kunne blive i ringen i længere og længere tid.

»En anden milepæl var 12. maj i år, hvor vi for første gang opnåede monokromatisk lys,« siger Jesper Andersen.

Herved kunne man begynde den egentlige test af de to første beamlinjer.

Danske Jesper Andersen er den ene af de to videnskabelige direktører ved MAX IV. (Foto: Johan Persson)

Under Ingeniørens besøg 13 dage før indvielsen sidder et par ingeniører og forskere i den cirkulære hal uden for selve synkrotronringen, som er gemt bag hermetisk lukkede døre, når der er elektroner i ringen.

De er ved at indkøre Nanomax-­beamlinjen, hvor hård røntgenstråling kan fokuseres til en plet med en diameter på 10 nanometer, og observerer, hvordan røntgenstrålen for enden af den næsten 100 meter lange beamlinje står og hopper lidt frem og tilbage.

Der er tilsyneladende to teorier om, hvad der kan være årsagen hertil. Jesper Andersen hælder umiddelbart til den ene af dem, men det er nu ikke noget, der ser ud til at bekymre ham særlig meget. Problemet skal nok blive løst.

Han fortæller, at der ikke har været store problemer med installation og den foreløbige indkøring af maskinen. Alt er gået efter tidsplanen og budgettet, siger han.

Lidt presset fortæller han dog, at der har været nogle lavteknologiske problemer undervejs. Bl.a. er gulvet i den cirkulære hal uden om synkrotronringen ikke lavet korrekt. Det er overtegnet med røde markeringer, der angiver fejl, og hele gulvet skal slibes om.

Efteråret vil stadig blive brugt til indkøring af anlægget og de fire første beamlinjer, men fra februar 2017 er planen, at rigtige brugere får adgang til målestationerne.

Når en ny beamlinje skal installeres, indsættes først en undulator i ringen, hvor der ellers befinder sig et lige rør. Det tager typisk tre uger at indsætte en eller to undulatorer i synkrotronen. Herefter tager det omkring ni måneder at installere og indkøre selve beamlinjen.

Ansøgning eller betaling

Akademiske brugere i Sverige, Danmark og alle andre lande kan få gratis måletid stillet til rådighed efter en ansøgningsproces, hvor de redegør for den forskning, de vil udføre.

Magnus Larsson fremhæver, at mange virksomheder vil have stor gavn af at samarbejde med akademiske forskergrupper om at bruge anlægget. For synkrotronforsøg kræver både godt kendskab til fremstilling af prøver, udførelse af forsøget og til den efterfølgende analyse.

»Ikke mindst analysen er krævende og kan være en flaskehals,« tilføjer Jesper Andersen.

Magnus Larsson kender selv til industriens behov fra sin mange­årige ansættelse ved Topsøe Fuel Cell i Lyngby, som sluttede for ca. to år siden, da Haldor Topsøe A/S lukkede aktiviteterne omkring brændselsceller.

I Danmark kan virksomheder få hjælp til at bruge MAX IV og senere naboen European Spallation Source, der vil blive verdens mest intense kilde til neutronstråling, når den står færdig om 6-7 år, gennem industriportaler, som er oprettet ved universiteterne. I Sverige har man ikke tilsvarende industriportaler, men en række firmaer slår sig op på at være mediatorer og hjælpe andre virksomheder til at få udnytte anlægget.

Men det bliver også muligt for virksomheder at købe måletid, hvor de kan udføre deres egne forsøg for lukkede døre.

Prisen herfor er endnu ikke fastsat, men den vil blive baseret på en form for markedspris, der kendes fra andres synkrotroner i Europa, fortæller Magnus Larsson.