Институт Пауля Шеррера
| Институт Пауля Шеррера (PSI) | |
|---|---|
 | |
 Институт расположен на обоих берегах реки Аре. | |
| Международное название | Paul Scherrer Institut |
| Основан | 1988 |
| Директор | Christian Rüegg |
| Сотрудников | 2100 |
| Расположение |
 , кантон Аргау |
| Сайт | psi.ch |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Paul Scherrer Institut (PSI) — крупный междисциплинарный научно-исследовательский институт в Швейцарии, носит имя швейцарского физика Пауля Шеррера. Расположен в кантоне Аргау, на территориях коммун Филлиген и Вюренлинген, на берегах реки Аре, занимает площадь около 35 гектар[1]. Организационно входит в домен швейцарских федеральных технологических институтов (ETH-Bereich). Число сотрудников составляет 2100 человек[2]. 37% исследований посвящены материаловедению, 24% — наукам о жизни, 19% — энергетике, 11% — ядерной энергии и безопасности, 9% — физике элементарных частиц[3].
В PSI функционирует комплекс научно-исследовательских установок, на которых проводят эксперименты исследователи многих национальных и иностранных организаций. Так, в 2017 году свыше 2500 учёных из 60 организаций приезжали в PSI для проведения своих исследований[2].
История[править | править код]
Институт образован в 1988 слиянием EIR (Eidgenössisches Institut für Reaktorforschung, Федеральным институтом исследования реакторов, основан в 1960) и SIN (Schweizerisches Institut für Nuklearphysik, Швейцарский институт ядерных исследований, основан в 1968). Институты находились на противоположных берегах реки Аре, один сосредоточен на вопросах ядерной энергии, второй — на ядерной физике и физике частиц[4].
С 1984 года вошедший в PSI институт SIN управляет центром протонной терапии, к 2020 году свыше 9000 пациентов с онкологическими заболеваниями получили облучение пучком протонов.[5]
| 1988–1990 | Jean-Pierre Blaser |
| 1990–1991 | Anton Menth |
| 1991–1992 | Wilfred Hirt (Interim) |
| 1992–2002 | Meinrad Eberle |
| 2002–2007 | Ralph Eichler |
| 2007–2008 | Martin Jermann (Interim) |
| 2008–2018 | Joël Mesot |
| 2019–2020 | Thierry Strässle (Interim) |
| с 1 апреля 2020 | Christian Rüegg |
Ускорители и крупные исследовательские установки[править | править код]
Протонный ускорительный комплекс[править | править код]
Крупнейшая установка института, на базе которой строятся эксперименты с нейтронами и мюонами — это ускорительный комплекс, ускоряющий интенсивный пучок протонов до энергии 590 МэВ[6]. Комплекс функционирует с 1984 года.
Источник и ускоритель Кокрофта-Уолтона[править | править код]
Пучок протонов производится в ионном источнике, использующем циклотронный резонанс для ионизации (ECRIS). Протоны вытягиваются напряжением 60 кВ, и затем ускоряются до 870 кэВ в электростатическом ускорителе Кокрофта-Уолтона, который служит форинжектором для следующей ступени комплекса[7].
Инжектор[править | править код]
С 1984 года второй ступенью служит Инжектор-2, представляющий собой 72 МэВ секторный изохронный циклотрон[8]. Магнит состоит из 4 секторов общим весом 760 тонн, в промежутках расположены 4 ускоряющих резонатора с частотой 50 МГц.
590 МэВ циклотрон[править | править код]
Сердцем комплекса является 590 МэВ секторный изохронный циклотрон, состоящий из 8 спиральных магнитов с инжекцией на радиусе 2.1 м, и выпуске с радиуса 4.5 м. 4 основных ускоряющих резонатора работают на частоте 50 МГц, и ускоряют пучок до максимальной энергии за 186 оборотов (со старыми алюминиевыми резонаторами частицы ускорялись за 217 оборотов)[7]. В 1979 году добавлен резонатор 150 МГц, растягивающий сгусток, что повышает его предельную интенсивность. Заложенный при проектировании выпущенный ток 100 мкА был многократно превышен в результате ряда апгрейдов. Выпущенный из циклотрона протонный пучок достигает тока 2.4 мА, и несёт рекордную мощность 1.4 МВт[9].
Swiss Muon Source (SμS)[править | править код]
Выведенный пучок протонов сбрасывается на углеродную мишень, производя поток пионов, которые на лету распадаются на мюоны. На пучке мюонов проводится ряд экспериментов (FLAME, DOLLY, GPD, GPS, HAL-9500, LEM).
Swiss Spallation Neutron Source (SINQ)[править | править код]
С 1996 года протонный пучок используется для производства нейтронов, с потоком до 1014n см−2с−1[10]. С 2006 года протонный пучок сбрасывается на мишень MEGAPIE (MEGAwatt PIlot-Experiment) с жидкой свинцово-висмутовой эвтектикой (ранее использовалась твёрдая мишень), где в результате реакции скалывания производятся нейтроны. На нейтронном источнике работает 15 пользовательских станций.
Ultracold Neutron Source (UCN)[править | править код]
С 2011 года работает источник ультрахолодных нейтронов UCN[11]. Источник работает в импульсном режиме и использует модератор из замороженного дейтерия при температуре 5 К.
Циклотрон COMET[править | править код]
Начиная с 2007 года для протонной терапии используется первый в мире специализированный сверхпроводящий циклотрон COMET на энергию 250 МэВ, с выводом пучка в 4 комнаты, из них три оборудованы гантри[12]. Ранее для тематики протонной терапии использовался пучок основного исследовательского 590 МэВ циклотрона в режиме деления времени с другими экспериментами.
Swiss Light Source[править | править код]
Электронный синхротрон на энергию 2.4 ГэВ, специализированный источник синхротронного излучения захватил первый пучок в конце 2000 года, с 2001 года работает на пользователей.
SwissFEL[править | править код]
Рентгеновский лазер на свободных электронах SwissFEL представляет собой линейный ускоритель электронов длиной 780 м на энергию 5.8 ГэВ[13]. Пучок с энергией 2.1 ГэВ ответвляется в ЛСЭ мягким рентгеновским излучением Athos, жёсткий рентген излучается в ондуляторе ЛСЭ Aramis пучком на полной энергии. Частота повторения 100 Гц.
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ PSI-magazine 5232, issue 3/2018, p. 39
- ↑ 1 2 The Paul Scherrer Institute in brief.
- ↑ Facts and figures.
- ↑ Robin Schwarzenbach. Paul Scherrer – der Mann der ETH für Zukunftsthemen. Neue Zürcher Zeitung (15 октября 2018).
- ↑ Proton Therapy at PSI.
- ↑ The PSI proton accelerator.
- ↑ 1 2 High Power Operation of the PSI Accelerators, U. Schriber et al., Proc. Cyclotrons-1995, Cape Town, South Africa, p.32.
- ↑ The Commissioning of PSI Injector 2 for High Intensity, High Quality Beams, J.Stetson et al., Proc. Cyclotrons-1992, Vancouver, Canada, p.36.
- ↑ PSI sets world record with 1.4 MW proton beam
- ↑ SINQ: The Swiss Spallation Neutron Source. Дата обращения: 2 июня 2020.
- ↑ Bernhard Lauss (2012-03-02). "Startup of the high-intensity ultracold neutron sourceat the Paul Scherrer Institute" (PDF). CORE. Springer Science.
- ↑ The proton accelerator COMET
- ↑ SwissFEL: Accelerators and Beamlines