XPP ซึ่งเป็นอุปกรณ์ X-ray Pump Probe ที่ Linac Coherent Light Source (LCLS) กลับมาออนไลน์อีกครั้งและยินดีต้อนรับนักวิจัยหลังจากการสร้างใหม่เสร็จสมบูรณ์ การยกเครื่องใหม่ได้เตรียม XPP สำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างมากในเอาท์พุตรังสีเอกซ์-ที่คาดหวังจากการอัพเกรดพลังงานสูง-อย่างต่อเนื่องเป็น LCLS ที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC ของกระทรวงพลังงาน LCLS คือศูนย์เลเซอร์อิเล็กตรอนแบบเอ็กซ์-ปลอดรังสี-รุ่นบุกเบิกที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกใช้เพื่อจับภาพกระบวนการทางธรรมชาติที่รวดเร็วเป็นพิเศษ
"การสร้าง XPP ขึ้นใหม่ให้เสร็จสิ้นตาม-ตามเวลาและงบประมาณ-ถือเป็นหลักชัยสำคัญสำหรับความพยายามในการอัพเกรดพลังงานสูง- และเรารู้สึกตื่นเต้นที่เครื่องมือดังกล่าวกลับมาให้การสนับสนุนนักวิจัยจากทั่วโลกแล้ว" จอห์น โฮแกน ผู้อำนวยการโครงการสำหรับการอัพเกรดพลังงานสูง-ของ LCLS กล่าว "นี่เป็นความพยายามของทีมครั้งใหญ่ โดยให้พันธมิตรจากทีมวิศวกรรม วิทยาศาสตร์ และโครงการของ SLAC มีส่วนร่วม"
นับตั้งแต่เปิดตัวในปี 2010 XPP ได้เปิดใช้งานการวิจัยที่ก้าวล้ำในด้านวัสดุศาสตร์-ตั้งแต่การจัดเก็บข้อมูลควอนตัมไปจนถึงไดนามิกของวัสดุในช่วงเวลาต่างๆ-ตลอดจนการศึกษาในสาขาเคมี ฟิสิกส์ และวิทยาศาสตร์ชีวภาพ นักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จาก XPP ในการบุกเบิกเทคโนโลยีออพติกรังสีเอกซ์- ซึ่งรวมถึงเครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์แบบใช้ช่อง- - ที่กำลังกำหนดโครงสร้างเลเซอร์อิเล็กตรอนแบบปลอดรังสี X - ในอนาคต-
การสร้างใหม่ที่ยาวนานหนึ่งปี-ได้เตรียม XPP สำหรับการอัพเกรดพลังงานสูง-เป็น LCLS ที่กำลังจะมาถึง ซึ่งเริ่มในปี 2025 และจะใช้เวลาประมาณสองปีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ หลังจากการอัปเกรด LCLS จะสร้างรังสีเอ็กซ์-พลังงานสูง-ที่อัตราการทำซ้ำสูงถึงหนึ่งล้านพัลส์ต่อวินาที ทำให้ XPP สามารถรวบรวมข้อมูลได้มากขึ้น บรรลุความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงขึ้น และสนับสนุนการทดลองในวงกว้างขึ้น
"ในปี 2010 XPP กลายเป็นเครื่องมือแรกในโลกที่ใช้รังสีเอกซ์อย่างหนัก-จากเลเซอร์อิเล็กตรอนที่ปราศจากรังสีเอกซ์--" ทาคาฮิโระ ซาโตะ หัวหน้าแผนกเครื่องมือ XPP กล่าว "มันเป็นเครื่องมือที่เราเคยใช้ในการพัฒนาเครื่องมือและเทคนิคการทดลองใหม่ๆ และเพื่อแสดงวิทยาศาสตร์ที่เร็วมาก ด้วยการอัปเกรดนี้ เราทำให้มันยังคงอยู่ในระดับแนวหน้าของสาขานี้"
เพื่อเตรียม XPP สำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างมากของโฟตอน พลังงานที่สูงขึ้น และภาระความร้อนที่เกี่ยวข้อง ทีมงานจึงถอดเครื่องมือทั้งหมดออก โดยถอดส่วนประกอบเดิมออก และสร้างเครื่องมือขึ้นใหม่ด้วยชิ้นส่วนใหม่และที่ได้รับการตกแต่งใหม่
สิ่งเพิ่มเติมที่สำคัญคือ Large Offset Double Crystal Monochromator ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงด้วยความเย็นเยือก-โดยใช้ไนโตรเจนเหลวจนถึงประมาณ -260 องศา F เพื่อจัดการกับภาระความร้อนที่เพิ่มขึ้น และลดความผันผวนของอุณหภูมิระหว่างการทดลอง
ทีมงานยังได้อัปเกรดระบบมัลติเพล็กซ์ ซึ่งสามารถแยกลำแสง LCLS X- ออกเป็นสองส่วน-เพื่อควบคุมสตรีมหนึ่งไปยัง XPP ในขณะเดียวกันก็ส่งข้อมูลดาวน์สตรีมอีกรายการไปยังเครื่องมืออื่นๆ- เพื่อให้สามารถทำการทดลองหลายรายการพร้อมกันได้ ระบบมัลติเพล็กซ์ใหม่มาแทนที่ระบบเก่าและมีความน่าเชื่อถือและมีเสถียรภาพมากขึ้น
"การปรับปรุงครั้งใหญ่-นี้เกิดขึ้นภายในสถานที่ปฏิบัติงาน และฉันภูมิใจกับวิธีที่ทีมงานของเราทำงานอย่างรอบคอบเพื่อกำหนดเวลาและประสานงานกับทีมอื่นๆ เพื่อให้เกิดขึ้น" Rebecca Armenta หัวหน้าวิศวกรของ XPP ที่สร้างใหม่กล่าว
XPP จะกลับมาดำเนินการตามปกติในฤดูใบไม้ผลินี้ และจะได้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพที่สำคัญเมื่อลำแสงพลังงานสูง-เริ่มทำงานในช่วงปลายปี 2027
ทีมงานจะเลือกการอัพเกรดต่อไปในช่วงเวลาหยุดทำงานตามกำหนดการในปีนี้ รวมถึงการแทนที่ระบบบรรจุลำแสงที่มีอยู่ด้วยเวอร์ชันที่จะเข้ากันได้กับพลังงานที่สูงขึ้น และการอัพเกรดเลเซอร์ปั๊มแสงด้วยระบบใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับ LCLS ที่ได้รับการอัพเกรด
"ยังมีงานที่ต้องทำ แต่ก็เป็นเรื่องดีที่ได้เห็นเครื่องมือดังกล่าวกลับมาให้บริการแก่ผู้ใช้" Diling Zhu หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ด้านเครื่องมือสำหรับการอัพเกรดพลังงานสูง-ของ LCLS และรองผู้อำนวยการแผนกวิทยาศาสตร์ การวิจัยและพัฒนาของ LCLS กล่าว "เรามีผู้ทำงานร่วมกันจากทั่วโลกที่รอคอย XPP กลับมาออนไลน์อย่างใจจดใจจ่อ และเรารู้สึกตื่นเต้นที่ได้ต้อนรับพวกเขากลับมา"
