the alba synchrotron light facility · the sr: 2 iot amplifiers (80 kw and 67% efficiency) combined...
TRANSCRIPT
Amb la col·laboració:
The ALBA Synchrotron Light Facility
R. Pascual
Chairman Executive Commission
Barcelona , 24 de maig de 2012
Amb la col·laboració:
What are the Research Infrastructures?
The Research Infrastructures are tools to provide essential services to the scientific community for pure or applied research
They can be related to all the scientific and technological fields, from the social sciences to the astronomy, through genomics and nanotechnologies.
Examples include libraries, databases, biological archives, clean rooms, communication networks, research vessels, satellites and navigation centres, coastal observatories, telescopes, synchrotrons and accelerators.
They can have a unique location or can be distributed or can be virtual.
(European Strategy Forum for Research Infrastructures, ESFRI)
Amb la col·laboració:
• Social Sciences and Humanities
• Environmental Sciences
• Energy
• Biological and Medical Sciences
• Materials and Analytical Facilities
• Physical Sciences and Engineering
• e-Infrastructures
European Strategy Forum on Research Infrastructures
ESFRI Roadmap
Amb la col·laboració:
The smallest, the Lawrence cyclotron (1929)
The largest, the LHC at CERN, Geneva
Amb la col·laboració:
• To observe we always need:
– A photon (or other particles) source
– The objet to be observed
– A detector outgoing photons
– A system to reconstruct the image
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
Synchrotron radiation are the electromagnetic waves emitted by a charged particle that moves in a curved trajectory at a speed close to the speed of light.
electron
V : near c= 300 000 km/s
synchrotron radiation
Amb la col·laboració:
Accelerator complex to produce SR
Electron gun
Linear accelerator
Booster Synchrotron
Storage ringBeam linesExperimental Stations
Amb la col·laboració:
Main characteristics of SL
Continuous Spectrum, from infrared to
X-rays, with
Ecrit (keV) = 0.665 E2 (GeV) B(T)
Intense, as a narrow beam
ϑ(rad) = 0.51/E (MeV)
Polarized in the orbital plane
With temporal structure
Amb la col·laboració:
1st and 2nd generation sources : from dipolar magnets
electrons
photons
3rd generation sources: wiglers and ondulators
Amb la col·laboració:
• Basic Science
• Physics
• Chemistry
• Material sciences
• Surfaces
• Life sciences
• Medicine
• Lithography & Microfabrication
• Metrology
• Cultural heritage
• Palaeontology
• Applied Science
• Pharmacy and Health
• Alimentation
• Plastics
• Microelectronic
• Environment
• Metallurgy
• Cosmetics
• Textile and paper
• Construction
Amb la col·laboració:
SOLEIL
ALBA
Amb la col·laboració:
Why ALBA?– To have an important tool to meet the demand of
pure and applied research (public and private) in many different fields
– To get experience in the field of accelerator technologies
– To have a large scientific installation at the international level
• Around such facilities often take place the crossed fertilization from research to development and to innovation
– To increase the know-how of companies• It is necessary to get non standard instrumentation, both at
the installation and running phases (more than 30 years)
Amb la col·laboració:
Firsts steps of ALBA
� 1992: After the recommendation of a Committee of the regional administration the construction is announced
� 1993: A Steering Committee is nominated and a training program is established
� 1995: Agreement between Spanish
and Catalan governments to make
a detailed study (within the IFAE)
� March 2002: Formal agreement
between governments
� March 2003: CELLS is created
� June 2003: First meeting of
the CELLS Council
� October 2003: Start of the activity
Amb la col·laboració:
• Two Advisory Committees were established• Machine Advisory Committee• Scientific Advisory Committee
• Recruitment of personnel• Provisional headquarters in the UAB (until april 2009)• After geological studies a site was decided and the executive project was ordered
• Groundbreaking started: May 2006
• Groundbreaking ceremony:July 2006
• Final of civil works (end 2008) • Moving to new installations (april2009)
Amb la col·laboració:
• Installation and commissioning of the linac (summer 2008)
• Starting of booster and SR installation (December 2008)
• The linac and the booster work regularly (electrons at 3 GeV)
• Commissioning of the storage ring and beamlines
• Recently: Beginning of regular services
• ...it is a continuous improvement...
• 1.5-2 years behind schedule
• On budget
Status of the project
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
Booster: 3 GeV, 250 m4 fold symmetry emittance smaller 20 nm·rad
Linac: 100 MeVAt 3 GHzRepetition rate of 3Hz
Storage ring: 268 mdouble bend achromat lattice 16 cells with 4 fold symmetry
16 straight sections of 8m, 4.4m and 2.6 m long
Amb la col·laboració:
Comparison of 3rd Generation Synchrotrons
Diamond
Swiss Light Source
APS (USA)
PETRA III (Germany)
ESRF
Canadian Light Source
SPring-8 (Japan)
ELETTRA (Italy)
Australian SynchrotronALS (USA)
SOLEIL (France)
SPEAR3 (USA)
BESSY II (Germany)
MAX-II (Sweden)
ALBA/CELLS (Spain)
PLS (Korea)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Energy / GeV
Em
ittan
ce /
nm r
ad
Amb la col·laboració:
Civil Engineering• Main Building for accelerators and experimental stations:
– Donought of 18,500 m2
• Administrative Buildings:
– 4,000 m2
• Technical Buildings
– 7,600 m2, including and auxiliary building for storage and future projects
• Very high mechanical stability to differential movements
– Critical zone: a slab of 1 m thick floating over 2 m of graduated gravels, disconnected from the building
• Very high electrical stability:
– Redundant supply:
• Connection to a 220 kV electric line through a dedicated transformer
• Connection to a natural gas cogeneration plant for electrical and thermal energies
• Static and dynamic (flying inertial wheels) continuity systems for the supply to the critical parts
• Air conditioning with a variation of ±0.5ºC and ± 1ºC (depending of the zone)
• Very strict conditions to the deionised refrigeration water
• Controls by the “Consejo de Seguridad Nuclear”
Amb la col·laboració:
Ingenieria civil y sistemas deseguridad
ElectroimanesFuentes de alimentaciónRefrigeraciónMateriales EléctricosMecánica de precisión
Electrónica y RadiofrecuenciaTécnicas de Ultra-Alto VacíoInstrumentación
AceleradorLínieas de luzDispositivos de Inserción
Computación y controlSoftwareHardware
Sistemas de DiagnósticoSistemas ópticosServiciosCriogenia
Somos multidisciplinarios en cuanto a usuarios y en cuanto a las tecnologías que usamos.
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
32 DIPOLS (1.42 T)with GRADENT(5.9T/m)
120 sextupols150 mm long,With more than 100 correctors
128 quadrupols 500 mm long
More tha 100 correctors
Amb la col·laboració:
6 RF stations forthe SR: 2 IOT amplifiers (80 kW and 67% efficiency) combined in a new CavityCombiner
RF cavity for the booster
More than 6000 equipments Represents more than 250 call for tenders
Total number of cables (cable+conectors) : 16,776
Total number of Km of cables (approximate): 227 Km
Amb la col·laboració:
Linac: 100 MeVAt 3 GHzRepetition rate of 3Hz
Amb la col·laboració:
From linac to booster
Amb la col·laboració:
After 160 ms electrons accelerate from 100 Mev to 3 GeV,and are transfered from booster to the storage ring
Amb la col·laboració:
4.3 nm·rad, 400 mA and critical energy about 4.8 KeV
Amb la col·laboració:
Superconducting Wiggler for BL 4
Amb la col·laboració:
Beam lines
Amb la col·laboració:
Electric station with dynamicuninterruptible power supply (UPS)
Amb la col·laboració:
Water station
Amb la col·laboració:
Transverse underground gallery, at 6 m bellow the hall level
Amb la col·laboració:
Port Beam-line Experimental techniques Scientific applications
4 MSPD(SCW-30)
Materials Science and Powder Diffraction Structure of Materials,Time resolved diffraction
9 MISTRAL(BM)
X-ray microscopy. Cryogenic tomography ofbiological objects. Spatially resolved spectroscopy
11 NCD(IVU-21)
Non-Crystalline Diffraction Structure and phase transformations of biological fibers, polymers, solutions. Time resolved X-ray studies
13 XALOC(IVU-21)
Macromolecular Crystallography Protein crystallography, withparticular emphasis on largeunit cell crystals
22 CLÆSS(MPW-80)
Core Level Absorption & Emission Spectroscopies
Material Science, Chemistry,Time resolved studies
24 CIRCE(EU-62)
Photoemission Spectroscopy and MicroscopyPhotoemission microscopy (PEEM)Near atmospheric pres. Photoem. (NAPP)
Nano-science and magneticdomain imaging (PEEM).Surface chemistry (NAPP)
29 BOREAS(EU-71)
Resonant Absorption and Scattering Magnetism, surface magnetismand magnetic structure
First phase of beamlines
Amb la col·laboració:
Budget and Characteristics• Total budget: 201 (-1) M€ (including personnel and running
costs from 2003 to 2009)
• Annual starting budget since 2010: 16 M€
• Personnel: 140
• Around 1000 users per year (for the first phase beam lines)
• Atraction of companies and new investments
COST-BENEFIT ANALYSIS AND STUDY OF THE ECONOMIC IMPACT OF ALBA
Authors
Director: José García Montalvo (Universitat Pompeu Fabra )
Barcelona, January 2004 and 2010
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
• 200 proposals received
• 636 registered researchers
• All the BLs (x7) have a high numeber of
proposals
• 82% are Spanish proposals
• 16% are EU proposals
• 3 are no UE proposals
Results of the first call for users
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
Amb la col·laboració:
• Supplies and services contracts.
• Technologies acquisitions (supplies, available
technologies, collaboration projects , etc.)
• References
• TechniciansStudies from CERN, ESRF, Berkeley,…
From these studies we can say that, in numbers, the returns from the collaborations with “big science” centres present average multiplier factors in the range from 2.7 (ESA) to 3.7 (CERN)
Business Opportunities in Large Facilities
Amb la col·laboració:
If you have an apple and I have an apple, and we exchange these apples,then you and I still each have one apple.
But if you have an idea and I have an idea, and we exchange theses ideasthen each of us will have two ideas.
George Bernard ShawTaken from CERN Global Network
General idea behind the collaborations
Amb la col·laboració:
Thankyou for your attention