XPP, X-ray Pump Probe-instrumentet ved Linac Coherent Light Source (LCLS), er tilbage online og byder forskere velkommen efter en komplet ombygning. Eftersynet har gjort XPP klar til den betydelige stigning i røntgenoutput, der forventes fra den igangværende høj-energiopgradering til LCLS på Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory. LCLS er en banebrydende røntgenfri-elektronlaserfacilitet, der bruges af videnskabsmænd over hele verden til at fange ultrahurtige snapshots af naturlige processer.
"At fuldføre XPP-genopbygningen til-tid og til-budget er en vigtig milepæl for den høje-energiopgraderingsindsats, og vi er glade for, at instrumentet er tilbage til at støtte forskere fra hele verden," sagde John Hogan, projektdirektør for LCLS høj-energiopgradering. "Dette var en enorm teamindsats, der involverede partnere på tværs af SLAC's ingeniør-, videnskabs- og projektteams."
Siden sin debut i 2010 har XPP muliggjort banebrydende forskning på tværs af materialevidenskab-fra lagring af kvanteinformation til materialedynamik på tværs af tidsskalaer-såvel som studier inden for kemi, fysik og biovidenskab. Forskere har udnyttet XPP til at være banebrydende for røntgenoptikteknologier, herunder hulrums-baserede røntgenoscillatorer, der former fremtidens røntgenfrie-elektronlaserfaciliteter.
Den nylige, år-lange ombygning forberedte XPP til den kommende høj-energiopgradering til LCLS, som begyndte i 2025 og vil tage omkring to år at fuldføre. Efter opgraderingen vil LCLS producere røntgenstråler med høj-energi- med gentagelseshastigheder på op til en million impulser i sekundet, hvilket gør XPP i stand til at indsamle flere data, opnå højere rumlig opløsning og understøtte en bredere række eksperimenter.
"I 2010 blev XPP det første instrument i verden til at bruge hårde-røntgenstråler fra en røntgenfri-elektronlaser," sagde Takahiro Sato, XPP-instrumentleder. "Det har været et instrument, vi har brugt til at udvikle nye eksperimentelle værktøjer og teknikker og til at fremvise ultrahurtig videnskab. Med denne opgradering gør vi det muligt for den at forblive på forkant med dette felt."
For at gøre XPP klar til den store stigning i fotoner, højere energier og tilhørende varmebelastninger fjernede teams hele instrumentet, fjernede ældre komponenter og genopbyggede instrumentet med nye og renoverede dele.
En vigtig tilføjelse er en Large Offset Double Crystal Monochromator, som vil blive kryo-afkølet ved hjælp af flydende nitrogen til cirka -260 grader F for at håndtere øgede varmebelastninger og minimere temperaturudsving under eksperimenter.
Holdet opgraderede også multipleksing-systemet, som kan opdele LCLS-røntgenstrålen- i to-dirigere en strøm til XPP, mens den sender en anden nedstrøms til andre instrumenter-så flere eksperimenter kan køre på én gang. Det nye multipleksingssystem erstatter det gamle og er mere pålideligt og stabilt.
"Denne ombygning i stor- skala fandt sted inden for en driftsfacilitet, og jeg er stolt af, hvordan vores team arbejdede for omhyggeligt at tidsplaner og koordinere med andre teams for at få det til at ske," sagde Rebecca Armenta, ledende ingeniør for XPP-genopbygningen.
XPP vender tilbage til normal drift i foråret og vil opleve et stort kapacitetsløft, når høj-energistrålen kommer online mod slutningen af 2027.
Holdet vil fortsætte med udvalgte opgraderinger under planlagte nedetider i år, herunder udskiftning af de eksisterende stråleindeslutningssystemer med versioner, der vil være kompatible med højere energier, og opgradering af den optiske pumpelaser med et nyt system designet til den opgraderede LCLS.
"Der er stadig arbejde at gøre, men det er dejligt at se instrumentet tilbage i brug for brugerne," sagde Diling Zhu, en ledende instrumentforsker for LCLS høj-energiopgradering og vicedivisionsdirektør for LCLS Science, Research and Development Division. "Vi har samarbejdspartnere fra hele verden, som har ventet spændt på, at XPP kommer tilbage online, og vi er glade for at kunne byde dem velkommen tilbage."
