لقد عاد جهاز XPP، وهو جهاز -مسبار مضخة الأشعة السينية الموجود في مصدر الضوء المترابط Linac Coherent Light Source (LCLS)، إلى العمل مرة أخرى ويرحب بالباحثين بعد عملية إعادة البناء الكاملة. لقد جهزت عملية الإصلاح XPP للزيادة الكبيرة في مخرجات الأشعة السينية-المتوقعة من ترقية الطاقة العالية-المستمرة إلى LCLS في مختبر المسرع الوطني SLAC التابع لوزارة الطاقة. LCLS عبارة عن منشأة ليزر إلكترونية رائدة-خالية من الأشعة السينية-يستخدمها العلماء في جميع أنحاء العالم لالتقاط لقطات فائقة السرعة للعمليات الطبيعية.
قال جون هوجان، مدير مشروع ترقية LCLS للطاقة العالية-، "يعد استكمال إعادة بناء XPP في-الوقت المحدد وفي حدود الميزانية-إنجازًا رئيسيًا لجهود ترقية الطاقة العالية-، ويسعدنا أن تعود الأداة لدعم الباحثين من جميع أنحاء العالم". "لقد كان هذا جهدًا جماعيًا ضخمًا، شارك فيه شركاء عبر فرق الهندسة والعلوم والمشروعات في SLAC."
منذ ظهوره لأول مرة في عام 2010، مكّن XPP إجراء أبحاث رائدة عبر علوم المواد-بدءًا من تخزين المعلومات الكمومية وحتى ديناميكيات المواد عبر النطاقات الزمنية-بالإضافة إلى الدراسات في الكيمياء والفيزياء والعلوم الحيوية. لقد استفاد الباحثون من XPP لريادة -تقنيات بصريات الأشعة السينية، بما في ذلك مذبذبات الأشعة السينية القائمة على التجويف- والتي تشكل منشآت الليزر الإلكترونية الخالية من الأشعة السينية-المستقبلية.
لقد أدت عملية إعادة البناء التي تمت مؤخرًا-على مدار عام إلى إعداد XPP لترقية -الطاقة العالية القادمة إلى LCLS، والتي بدأت في عام 2025 وسيستغرق إكمالها عامين تقريبًا. بعد الترقية، سينتج LCLS أشعة سينية-عالية الطاقة-بمعدلات تكرار تصل إلى مليون نبضة في الثانية، مما يمكّن XPP من جمع المزيد من البيانات وتحقيق دقة مكانية أعلى ودعم نطاق أوسع من التجارب.
قال تاكاهيرو ساتو، قائد جهاز XPP، "في عام 2010، أصبحت XPP أول أداة في العالم تستخدم الأشعة السينية الصلبة من -ليزر إلكترون خالي من الأشعة السينية-. "لقد كانت أداة استخدمناها لتطوير أدوات وتقنيات تجريبية جديدة ولعرض العلوم فائقة السرعة. ومع هذه الترقية، فإننا نمكنها من البقاء في طليعة هذا المجال."
ولتجهيز XPP للزيادة الكبيرة في الفوتونات والطاقات الأعلى والأحمال الحرارية المرتبطة بها، قامت الفرق بتجريد الجهاز بالكامل وإزالة المكونات القديمة وإعادة بناء الجهاز بأجزاء جديدة ومجددة.
إحدى الإضافات الرئيسية هي جهاز كبير أحادي اللون من الكريستال المزدوج، والذي سيتم تبريده بالتبريد باستخدام النيتروجين السائل إلى -260 درجة فهرنهايت تقريبًا للتعامل مع الأحمال الحرارية المتزايدة وتقليل تقلبات درجات الحرارة أثناء التجارب.
قام الفريق أيضًا بترقية نظام تعدد الإرسال، والذي يمكنه تقسيم شعاع أشعة LCLS X-إلى قسمين-توجيه تيار واحد إلى XPP أثناء إرسال تيار آخر إلى أدوات أخرى-حتى يمكن إجراء تجارب متعددة في وقت واحد. يحل نظام تعدد الإرسال الجديد محل النظام القديم وهو أكثر موثوقية واستقرارًا.
قالت ريبيكا أرمينتا، المهندسة الرئيسية لإعادة بناء XPP، "لقد تمت عملية إعادة البناء واسعة النطاق- هذه داخل منشأة تشغيل، وأنا فخورة بكيفية عمل فريقنا على وضع جداول زمنية بعناية والتنسيق مع الفرق الأخرى لتحقيق ذلك".
ستعود XPP إلى عملياتها الطبيعية هذا الربيع وستشهد تعزيزًا كبيرًا للقدرة عندما يتم تشغيل شعاع الطاقة العالية-في نهاية عام 2027.
سيواصل الفريق اختيار الترقيات خلال فترات التوقف المجدولة هذا العام، بما في ذلك استبدال أنظمة احتواء الشعاع الحالية بإصدارات متوافقة مع الطاقات الأعلى وترقية مضخة الليزر الضوئية بنظام جديد مصمم لـ LCLS الذي تمت ترقيته.
"لا يزال هناك عمل يجب القيام به، ولكن من الرائع أن نرى الجهاز يعود إلى الخدمة مرة أخرى" قال Diling Zhu، عالم الأجهزة الرائد في ترقية الطاقة العالية- في LCLS ونائب مدير القسم في قسم العلوم والبحث والتطوير في LCLS. "لدينا متعاونون من جميع أنحاء العالم كانوا ينتظرون بفارغ الصبر عودة XPP إلى الإنترنت، ويسعدنا أن نرحب بهم مرة أخرى."
