As facilidades da radiação síncrotron fornecem insights sobre
o mundo de estruturas muito pequenas, como micróbios, vírus ou nanomateriais e
contam com a tecnologia dedicada ao ímã, que é otimizada para produzir feixes das
mais altas intensidades. As instalações de radiação síncrotron no ANKA ganhou um salto tecnológico: eles
desenvolveram com sucesso pela primeira vez um novo ondulador supercondutor que
fornece campos magnéticos de picos mais elevados para a produção de raios-X.
Radiação síncrotron é uma das fontes mais intensas de raios-X
e radiação infravermelha, e é uma ferramenta poderosa para a investigação na
indústria e na academia. Ela fornece uma visão única no mundo da biologia,
medicina, química e física, e equipa os investigadores com meios
não-destrutivos de análise de materiais ou componentes de dispositivos e máquinas
futuras.
O novo ondulador supercondutor de alta performance, com o nome “SCU15”, é
um longo dispositivo de 1,5 metros que força os elétrons em um caminho
ondulante, usando um campo magnético periódico com 100 períodos de 15
milímetros cada. “A
instalação e operação confiável do SCU15 é um marco importante num programa de
investigação e desenvolvimento a longo prazo dedicado a dispositivos de
inserção de próxima geração, e é um avanço significativo na inserção de supercondutores
em dispositivos”, afirma a Drª. Sara Casalbuoni, chefe do grupo
de pesquisa. Cristian Boffo, diretor do departamento de desenvolvimento em
tecnologias de ímã no BNG,
acrescenta: “abordagens
tecnológicas inovadoras implementadas no projeto do SCU15 levaram a uma
conclusão bem sucedida do primeiro marco na nossa colaboração KIT-BNG,
tornando o SCU15 um dispositivo único em todo o mundo”.
Um ondulador é uma matriz de ímãs bipolares alternadas com sentido do campo
magnético, o que obriga o feixe de elétrons de alta energia para um caminho ‘ondulante’,
que conduz à emissão de radiação eletromagnética intensa e altamente colimada.
Em contraste com os onduladores comuns que utilizam ímãs permanentes, o SCU15
utiliza eletroímãs supercondutores. As altas correntes permitem a criação de
altos campos magnéticos no interior do dispositivo. Graças a componentes de
alta precisão, o SCU15 cumpre exigências rigorosas sobre a precisão do campo
magnético. Isso faz do SCU15 o primeiro dispositivo supercondutor de corpo
inteiro para atingir campos magnéticos de pico mais elevados.
O desenvolvimento de onduladores supercondutores começou no KIK no início de 1990 e o KIK detém várias patentes aplicáveis à tecnologia de onduladores supercondutores. Já em 2005,
um primeiro ondulador supercondutor com 14 mm de comprimento de período e 100
períodos foi instalado e operado no anel de armazenamento do ANKA. Lições valiosas foram
aprendidas a partir deste dispositivo. Em particular, observou-se que a carga de
calor gerada pelo feixe de elétrons resultou num pico de campo magnético limitado,
menor do que o alcançável por onduladores de ímãns permanentes. Graças às
lições aprendidas no ANKA e à
vasta experiência do BNG em
projetar e fabricar sistemas de condução resfriados, um novo projeto foi
implementado no SCU15 para superar essa barreira.
Como destaca a Profª. Anke-Susanne
Müller: “Com
os dispositivos futuros sobre a prancheta, os resultados encorajadores obtidos
com o SCU15 pintam um quadro brilhante para a futura implementação de
dispositivos de SCU em instalações de radiação síncrotron atuais e da próxima
geração”.
