Сборку поворотных магнитов с градиентным полем (BDC) для центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») завершили на экспериментальном производстве Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН), 29 февраля сообщает пресс-служба института.

Всего произведено 32 BDC-элемента, и сейчас перед установкой в СКИФ проводится их настройка. Эти элементы в накопительном кольце СКИФ служат для поворота пучка электронов в вакуумной камере и его фокусировки за счет поперечного градиента магнитного поля.

Циркуляция сгустков электронов в кольце сопровождается излучением электромагнитных волн релятивистскими заряженными частицами, называемым синхротронным. Это излучение по специальным каналам подается на станции, оборудованные для исследовательской работы пользователей Центра: физиков, химиков, биологов, материаловедов и других ученых.

Младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, руководитель стенда магнитных измерений Константин Жиляев рассказал о назначении магнитов BDC:

«Эти магниты предназначены для кольца накопителя, это финальная часть установки СКИФ, откуда потребителям раздаётся сгенерированное синхротронное излучение. В накопителе собираются „сгустки“ электронов, летают по замкнутой траектории, а их энергия поддерживается на необходимом уровне, чтобы они не рассеялись и следовали заданному направлению. Требования к магнитам накопителей строгие».

Исключительные требования к синхротронному излучению установки обуславливают высокие требования к качеству магнитного поля в BDC-элементах. «Самая большая сложность с магнитами BDC в том, что их 32 штуки, и все они должны быть подключены к одному источнику питания. Каждый магнит должен отличаться друг от друга не более чем на 0,025%», — пояснил младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Алексей Пахомов.

Такие строгие требования к идентичности (0,025%) и другим параметрам магнитного поля BDC-элементов, в свою очередь, определяют высокие требования к точности изготовления поверхности полюсов (на уровне 0,01 мм), а продольного размера на уровне 0,05 мм.

Тем не менее даже выполнение столь высоких требований к механическим параметрам не гарантирует обеспечения заданного качества магнитного поля, так как кривые намагничения для каждого магнитопровода в реальности будут отличаться на несколько процентов. Для этого случая в конструкции BDC предусмотрена возможность тончайшей подстройки параметров магнитного поля.

Однако это требует также, чтобы измерительная система могла фиксировать очень малые отклонения этих параметров. Такая чувствительность достигается за счет «каретки» — прецизионного измерительного блока. «Каретка» проезжает там, где в области магнита будет установлена вакуумная камера. При этом ее положение в пространстве с точностью до нескольких микрон определяется с помощью оптических отражателей лазер-трекера.

«После мы можем воспроизвести движение „каретки“ внутри магнита. При пересчете эта информация учитывается, и мы получаем точные значения магнитного поля», — уточнил Константин Жиляев.

Полученные результаты позволяют рассчитать местоположение магнитной оси и привязать его к геознакам на внешней поверхности магнита. При установке магнитов в кольцо накопителя их положение в пространстве устанавливают таким, чтобы магнитная ось совпадала с опорной траекторией пучка электронов.

«Сердцем» Центра коллективного пользования «СКИФ» является источник синхротронного излучения поколения 4+. Установку с 2021 года строят в наукограде Кольцово под Новосибирском. Заказчиком и застройщиком ЦКП «СКИФ» выступает ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН».

Всё технологически сложное оборудование СКИФа изготавливает и запускает ИЯФ СО РАН. Строительно-монтажные и пусконаладочные работы по всем объектам ЦКП предполагается завершить к декабрю 2024 года.