IS 중성자 및 뮤온 소스

ISIS Neutron and Muon Source
다른 용도는 ISIS(동음이의)를 참조하십시오.
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IS 중성자 및 뮤온 소스
위치:영국 러더퍼드 애플턴 연구소
과학적 목적:물리학, 화학, 재료 과학, 공학, 생물학 등의 연구를 위해 중성자와 뮤온을 사용하는 약 3000명의 과학자들의 국내외 커뮤니티를 지원한다.
조직:영국 연구 및 혁신의 과학기술 시설 위원회(Science and Technology Facilities Council.
웹사이트:isis.stfc.ac.uk
중성자를 이용한 과학
Quark structure neutron.svg
파운데이션
중성자 산란
기타 응용 프로그램
사회 기반 시설
중성자 설비

IS Neutron and Muon Source는 펄스 중성자 및 뮤온 소스로, 1984년 영국 옥스퍼드셔의 하웰 과학 및 혁신 캠퍼스에 있는 과학기술 시설 협의회의 러더포드 애플턴 연구소에 설립되었다.뮤온 분광과 중성자 산란 기술을 이용해 아원자로부터 고분자에 이르는 미세한 스케일로 응축 물질의 구조와 역학을 탐사한다.null

이 시설에서는 물리학, 화학, 재료공학, 지구과학, 생물학, 고고학 등 다양한 과학영역에서 매년 수백 건의 실험이 이루어지고 있다.[1]null

배경물리학

중성자는 원자의 무충전 성분으로 원자의 핵으로부터만 굴절되어 물질에 잘 침투한다.표본 너머 다른 위치에서 편향된 중성자의 통계적 축적은 물질의 구조를 찾는 데 사용될 수 있으며, 중성자에 의한 에너지의 손실이나 이득은 고형분 내 확산 과정과 같은 표본 부분의 동적 거동을 나타낼 수 있다.ISIS에서 중성자는 싱크로트론에서 양성자의 '번치'를 가속한 다음, 160kW 양성자 빔의 열을 방출하기 위해 일정한 냉각 부하로 무거운 텅스텐 금속 표적에 충돌하여 생성된다.그 충격으로 중성자가 텅스텐 원자를 분사하게 되고 중성자는 가이드 또는 빔라인을 통해 약 20개의 계측기로 채닝되며 각각 중성자 빔과 물질 사이의 다양한 상호작용 연구를 위해 최적화된다.목표 역과 대부분의 악기는 큰 홀에 설치되어 있다.중성자는 방사선의 위험한 형태여서 대상과 빔라인은 콘크리트로 심하게 차폐되어 있다.[citation needed]null

IS 중성자와 뮤온 소스는 흑연 표적에 양성자 빔의 일부분을 충돌시켜 뮤온을 생산하고, 뮤온으로 빠르게 부패하는 피온을 생성하며, 스핀폴라화 빔으로 샘플 스테이션에 전달된다.[citation needed]null

역사

이 소스는 1977년 하웰 캠퍼스의 RAL 사이트와 이전에 님로드 액셀러레이터가 사용했던 액셀러레이터 홀을 포함한 초기 영국 과학 프로그램의 부품을 재활용하기 위해 승인되었다.첫 빔은 1984년에 생산되었고, 이 시설은 1985년 10월 당시 총리였던 마거릿 대처에 의해 정식으로 문을 열었다.[2][1][3]null

IS라는 이름은 약어가 아니다. 이것은 고대 이집트의 여신과 템스 강의 지역 이름을 가리킨다.1985년 시설 정식 개장에 선정된 명칭은 이전에는 SNS(Spalation Neutron Source)로 알려졌다.이시스가 죽은 사람의 생명을 회복할 수 있는 여신이었고, IS는 님로드와 니나 가속기를 위해 이전에 건설한 장비를 사용했기 때문에 그 이름은 적절한 것으로 여겨졌다.null

두 번째 타깃 스테이션은 2003년 당시 과학부 장관이었던 세인즈베리 경에 의해 자금을 지원받았으며, 2009년 시간과 예산에 맞춰 7개의 기구가 개통되었다.2011년 3월 데이비드 윌렛츠 과학부 장관은 현재 모두 커미셔닝 단계 또는 완전 예정 계기인 4개의 새로운 계기 구축을 위해 2,100만 파운드를 투자했다[4].[1]null

IS Neutron과 Muon Source는 당초 20년(1985년~2005년)의 운영 수명을 가질 것으로 예상되었지만, 그 지속적인 성공으로 인해 시설을 고도화하고 IS의 수명을 2030년까지 연장하려는 목적으로 개축과 추가 투자의 과정이 진행되었다.[5]null

STFC는 2017~2018년 연례보고서에 따르면 IS의 펄스 중성자 선원과 관련 제2대상국의 종료를 2040년으로 예상하고 폐로까지 55년이 걸릴 것으로 예상하고 있다.방사성 폐기물 처리 비용은 900만 파운드에서 1600만 파운드 사이가 될 수 있다.[6]: 51 null

과학

IS 중성자와 뮤온 소스는 과학기술시설협의회(이전 CCLRC)가 관리·운영한다.과학기술 시설 위원회 또는 STFC는 영국 연구와 혁신의 일부분이다.실험시간은 자금조달 국가의 학술 이용자에게 개방되며, 2년에 한 번씩 '제안 요청'을 통해 신청된다.연구 할당, 즉 '밤-시간'은 동료 검토 과정을 통해 지원자들에게 할당된다.이용자와 그 모기관들은 하루 계기당 11,000파운드나 되는 설비의 운영비를 지불하지 않는다.그들의 운송비와 생활비는 실험하는 동안 환불되곤 했지만, 이제는 그렇지 않다.대부분의 이용자들은 사이트와 가까운 호텔인 리지웨이 하우스나 아빙돈에 있는 STFC가 운영하는 컨퍼런스 센터인 코제너 하우스에서 숙박한다.1600명의 사용자에 의한 600개 이상의 실험이 매년 완료된다.null

다수의 지원요원이 시설을 운영, 이용자를 돕고, 연구를 수행한다.통제실은 연중무휴 24시간 근무한다.계기 과학자는 각 계측기의 실행을 감독하고 사용자와 연락을 취하며, 다른 부서에서는 샘플 환경, 데이터 분석 및 컴퓨팅 전문지식을 제공하고 가속기를 유지하며 교육 프로그램을 운영한다.IS는 또한 데이터 수집을 위한 새로운 기술을 연구하고 개발하는 중요한 검출기 그룹을 가진 몇 안 되는 중성자 시설 중 하나이다.null

수행된 중요하고 선구적인 작업으로는 고온 초전도체의 구조와 버크민스터-풀레렌의 고체상 발견이 있었다.다른 최근의 발전은 여기서 찾을 수 있다.null

2003년에 제2의 대상국(TS2)을 위한 공사가 시작되었고, 2007년 12월 14일에 첫 번째 중성자가 목표물에 전달되었다.[7]TS2는 저에너지 중성자를 사용하여 연성 응축 물질, 생물학적 시스템, 첨단 복합 물질 및 나노 물질을 연구한다.null

싱크로트론 자체가 2008년부터 2018년까지 기생충을[8] 위한 국제 무온 이온화 냉각 실험(MICE)을 주관했다.MICE는 이전의 HEP 테스트 빔을 대체했다.[9]null

중성자 및 뮤온 계기

현재 IS Neutron과 Muon Source에 있는 계측기는 다음과 같다.[10]

대상 스테이션 1

ISIS 중성자 및 뮤온 소스 실험 홀 대상 스테이션 1
  • 알프는 크리스탈 정렬 시설이다.
  • Crash는 광범위한 계면 현상의 고해상도 연구를 위해 설계된 중성자 반사계다.
  • Engin-X는 결정체 내 깊은 곳에 있는 변형률, 즉 응력을 측정하기 위해 최적화된 중성자 확산계다.
  • 젬은 중성자 확산계로, 무질서한 물질과 결정 분말의 구조를 연구하기 위해 고강도의 고해상도 실험을 수행할 수 있다.
  • hrpd는 중성자 분말분말분말분말분말분해계 중 세계에서 가장 높은 분해능을 가진 중성자분해계다.
  • 이네스는 중성자 분말 확산계로 이탈리아 국가연구위원회(CNR)가 STFC와의 협력협정 내에서 구축·관리한다.
  • 아이리스는 중성자 분광계로, 준탄성 및 저에너지 고해상도 비탄성 분광기용으로 설계되었다.
  • LOQ는 크기가 큰 분자, 작은 입자 또는 다공성 물질의 형태와 크기를 조사하기 위해 사용되는 소각 중성자 산란 기기다.
  • 지도는 중성자 분광계로, 주로 단일 결정에서 자기와 구조적인 배설물을 다루도록 설계되었다.
  • MARI는 중성자 분광계로서 결정체 및 무질서계에서의 상태들의 음운 밀도와 자성 물질의 결정장 배설의 연구에 이상적이다.
  • Merlin은 높은 계수율, 중간 에너지 분해능, 다이렉트 지오메트리 헬리콥터 분광계를 가진 중성자 분광계다.
  • 오시리스는 중성자 분광계 또는 확산계로 사용할 수 있다.매우 낮은 에너지 연구와 긴 파장 회절에 최적화되어 있다.
  • 펄은 고압 분말 회절 전용 중성자 회절계다.
  • 폴라리스(Polaris)는 구조물의 신속한 특성화, 소량의 재료에 대한 연구, 빠른 시간 내에 데이터 집합의 수집 및 비주변 조건에서의 재료 연구에 최적화된 중성자 확산계다.
  • Rotax는 검출기와 장비 테스트에 사용된다.
IS Neutron과 Muon Source 실험 홀 1의 또 다른 모습
  • 샌들은 특히 액체와 비정형 물질의 구조를 조사하기 위해 만들어진 중성자 확산계다.
  • 액체 인터페이스 연구를 위한 세계 최고의 기구 중 하나인 중성자 반사계 서핑.
  • SXD는 중성자 확산계로서 위상 전이 및 비혼합물 구조와 같은 상호 공간 조사를 포함하는 용도와 샘플 방향이 제한될 수 있는 용도에 강력하다.
  • Tosca는 고체 상태의 분자 진동 연구를 위해 최적화된 중성자 분광계이다.
  • Vesuvio는 중성자 분광계로, eV 에너지 범위(epi-thermal 중성자)에서 중성자의 고강도를 사용하여 스펙트럼을 핵 모멘텀 분포의 집합으로 대량 분리한다.
  • EMU는 µSR 분광계로, 영점 및 종점 측정에 최적화되어 있다.
  • MuSR은 µSR 분광계로, 종단 및 횡단 측정이 모두 가능하도록 90도 회전할 수 있다.
  • 하이파이(HIFI)는 최대 5T까지 적용 세로장을 제공하는 하이필드 뮤온 기기다.
  • 아르고스는 응축 물질과 분자 연구를 위한 뮤온 분광계다.
  • 크로너스(CRONOUS)는 일본 소유의 리켄랄 뮤온 시설의 뮤온 악기다.
ISIS Neutron and Muon Source Target Station 2
IS 중성자와 뮤온 소스의 두 번째 표적 기지.

대상 스테이션 2

  • 대기성 중성자를 가진 마이크로 전자공학 조사 전용 칩 조사 기기.
  • IMAT는 재료 과학, 재료 처리 및 엔지니어링을 위한 중성자 영상 및 회절 기기다.
  • Inter는 다양한 공기/액체, 액체/액체, 고체, 액체/고체 인터페이스의 연구를 위한 독특한 설비를 제공하는 고강도 화학 인터페이스 반사계다.
  • Larmor는 중성자의 Larmor 전처리를 사용하여 에너지 또는 방향을 인코딩하는 새로운 중성자 산란 기법의 개발에 최적화된 유연한 소각 중성자 산란 기기다.
  • LET는 물질 특성의 미시적 기원을 이해하기 위해 응축 물질의 역학 연구에 최적화된 중성자 분광계다.
  • 님로드(NIMROD)는 원자간(<1 å)에서 중경(<300 å)까지 이르는 길이 척도에 접근하도록 설계된 중성자 확산계다.
  • Offspec은 나노미터 길이 눈금에 평행하고 수직으로 접근할 수 있는 중성자 반사계다.
  • Polref는 박막 물질의 층과 표면 사이의 자기 순서를 연구하기 위해 설계된 중성자 반사계다.
  • 산스2d는 길이* 0.25~300nm의 나노물질, '부드러운 물질' 및 생물학적 기원을 포함한 콜로이드 계통의 크기, 형태, 내부구조, 공간배열을 검사하는 데 사용할 수 있는 소각 중성자 산란계기다.
  • 위시(Wish)는 자기 및 대형 단위 셀 시스템에서 긴 d스페이스에서 분말 회절을 위해 설계된 중성자 확산계로, 단결정 및 편광 빔 실험이 가능하다.
  • 줌(Zoom)은 유연하고 높은 카운트 레이트 소각 산란계다.

대중문화에서

'스파이프터 미스터리' 시리즈 1의 마지막 에피소드가 현장에서 촬영됐다.이 사이트는 '가위바위'라는 책에도 언급되어 있다.[11]null

참조

  1. ^ a b c "ISIS Neutron and Muon Source Annual Review 2017" (PDF). 18 December 2017. Retrieved 17 April 2018.
  2. ^ D. Findlay. "Linacs at the Rutherford Appleton Laboratory". STFC ePubs. UKRI. Archived (PDF) from the original on 2006-06-29. Retrieved 2021-05-03.
  3. ^ "Commons Hansard". House of Commons. 14 March 1961. Retrieved 6 June 2009.
  4. ^ "Phase Two instruments". Retrieved 17 July 2012.
  5. ^ "ISIS Lifetime Impact Study, Volume 1 – Full Report". stfc.ukri.org. November 2016. Retrieved 17 April 2018.
  6. ^ Science and Technology Facilities Council (July 2018). Annual Report and Accounts 2017-18. p. 91. OCLC 1053748833.
  7. ^ 2005년 9월 21일 웨이백 기계에 보관된 ISIS 제2의 대상 스테이션 프로젝트
  8. ^ Thomason, J.W.G (2019). "The ISIS Spallation Neutron and Muon Source — the first thirty-three years". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A917 (1): 61–67. Bibcode:2019NIMPA.917...61T. doi:10.1016/j.nima.2018.11.129.
  9. ^ McDonald, K. "Report of the International Working Group on Muon Beamlines" (PDF). Muon Collider Targetry and Phase Rotation (NuFACT'01). Archived (PDF) from the original on 2006-09-11. Retrieved 3 May 2021.
  10. ^ "ISIS Instruments Page". Retrieved 17 April 2018.
  11. ^ Mayo, Simon (2013). Itch Rocks. Doubleday. p. 374. ISBN 9780857531322.

외부 링크

좌표:51°34′18″N 1°19′12″w/51.57167°N 1.32000°W/ 51.57167; -1.32000