El Swiss Light Source ( SLS ) es un sincrotrón ubicado en el Instituto Paul Scherrer (PSI) en Suiza que produce radiación electromagnética de alto brillo . La planificación comenzó en 1991, el proyecto fue aprobado en 1997 y la primera luz del anillo de almacenamiento se vio el 15 de diciembre de 2000. El programa experimental comenzó en junio de 2001 y se utiliza para la investigación en ciencia de materiales, biología y química.
El componente principal del SLS es el anillo de almacenamiento de electrones de 2,4 GeV de 288 m de circunferencia: El anillo está formado por 36 imanes dipolares de campo magnético de 1,4 tesla , combinados en 12 grupos de tres (triple bend achromat, TBA) para la desviación acromática del haz de electrones. 12 secciones rectas entre los TBA de diferentes longitudes (3×11,5 m, 3×7 m, 6×4 m) acomodan los imanes onduladores para generar luz ultravioleta y de rayos X de brillo extremo . 3 de los dipolos tienen un campo central aumentado de 3 tesla para producir rayos X duros. Un total de 177 imanes cuadrupolares (lentes magnéticas) enfocan el haz para proporcionar una emitancia de haz de 5,5 nm rad. [1] 120 imanes sextupolares corrigen los errores de enfoque cromático de los cuadrupolos. Se utilizan 73 controladores de haz horizontales y verticales para corregir continuamente la posición del haz de electrones. Finalmente, se ajustan 24 imanes cuadrupolos oblicuos para corregir cualquier torsión del haz y minimizar la emitancia vertical: en 2008 se logró un valor récord mundial de 3 pm rad. [2]
El SLS ha logrado una estabilidad del haz de fotones de 1 micrómetro: el anillo funciona en modo de recarga, es decir, la corriente almacenada de 400 mA se mantiene constante a 2 mA mediante inyecciones frecuentes (2-3 minutos). [3] Esto mantiene una carga térmica constante de la radiación de sincrotrón. Un sistema de retroalimentación de órbita rápida que controla los 73 monitores de posición del haz y los 73 direccionadores horizontales y verticales corrige la posición del haz de electrones 4000 veces por segundo para suprimir cualquier distorsión causada por vibraciones del suelo, etc. [4] Las distorsiones del haz causadas por el cambio del estado del ondulador, como se hace durante los experimentos, se minimizan mediante la aplicación de un conjunto de correcciones de retroalimentación que se miden una vez para los onduladores; la retroalimentación de la órbita se encarga del resto. Finalmente, los monitores de posición del haz de rayos X que miden la ubicación de la radiación de sincrotrón realizan el ajuste final frente al experimento. [5]
El SLS tiene un sincrotrón amplificador optimizado para la operación de recarga: proporciona una baja emisión de haz de 10 nm rad para una inyección eficiente del haz en el anillo de almacenamiento, y tiene un bajo consumo de energía promedio de 30 kW. Esto se logra mediante una gran circunferencia de 270 m, una gran cantidad (93) de pequeños imanes dipolares y una baja apertura de solo 30x20 mm. El amplificador acelera el haz de 100 MeV a 2,4 GeV (2,7 GeV opcional) con un tiempo de repetición de 320 ms. [6] Un acelerador lineal de 100 MeV como preinyector completa la instalación. [7]
En 2006 entró en funcionamiento la instalación SLS-FEMTO: mediante la interacción de un pulso láser corto (50 fs fwhm) de alta energía (4 mJ) con el haz de electrones en un imán wiggler , se modula la energía de una fina porción del haz de electrones. Una chicana magnética que encierra al wiggler y crea dispersión traduce esta modulación de energía en una separación horizontal de las porciones del haz central. De este modo, la radiación de las porciones en un ondulador posterior se puede separar mediante un sistema de aberturas. De este modo, se pueden generar pulsos de rayos X de 140 fs de longitud (fwhm) y una energía de fotones ajustable de 3-18 keV. [8] (Esta instalación provocó un cambio importante del anillo de almacenamiento que dio como resultado la cantidad impar de 177 cuadrupolos y 73 direccionadores). Los experimentos FEMTO se interrumpieron en 2017, ya que la mano de obra se transfirió a una estación experimental en SwissFEL .
En junio de 2009, el SLS cuenta con dieciocho estaciones experimentales ( onduladores e imanes de flexión ) y diecisiete líneas de luz operativas .
Hay tres líneas de haz de cristalografía de proteínas , dos de las cuales están parcialmente financiadas por asociaciones de compañías farmacéuticas suizas , incluidas Novartis , Roche , Actelion , Boehringer Ingelheim y Proteros.