Componente é o primeiro do tipo a ser instalado em um anel de anel de armazenamento de uma fonte de luz síncrotron
Neste mês de novembro, membros dos grupos da Divisão de Tecnologia do CNPEM trabalharam no processo de substituição do ondulador da linha de luz Sabiá, que opera na faixa de raios X moles e é dedicada a técnicas de absorção de raios X, em particular de dicroísmo linear ou circular de materiais magnéticos (XLD, XMLD, XMCD) e microscopia de fotoemissão de elétrons (PEEM).
Onduladores são dispositivos responsáveis por provocar oscilações na trajetória do feixe de elétrons de uma fonte de luz síncrotron. Essas oscilações são produzidas por campos magnéticos gerados por uma sucessão de polos magnéticos alternados. Há emissão de luz síncrotron a cada oscilação da trajetória. E as propriedades dessa luz são definidas pela geometria destes componentes, que podem ser projetados de várias formas diferentes.
O componente instalado na linha Sabiá é um ondulador do tipo delta com 1,2 m de comprimento. Ele conta com cerca de 380 blocos magnéticos que juntos produzem um pico de intensidade de campo magnético de 1,25 T no modo de polarização linear e de 0,88 T no modo de polarização circular.
“Este é o primeiro ondulador do tipo delta a ser instalado em um anel de armazenamento de uma fonte de luz síncrotron e ele foi todo construído aqui no CNPEM. Ele é composto por 4 fileiras de blocos magnéticos, que podem ser movimentados para ajustar as propriedades da luz síncrotron gerada, tanto em termos de polarização quanto de energia.” complementa Vitor Soares, físico do Grupo de Sistemas Magnéticos do CNPEM.
Como o ondulador possui uma seção transversal com dimensões restritas, uma nova seção da câmara de vácuo dedicada a esta aplicação foi necessária. Diversos grupos da Divisão de Tecnologia participaram dos processos de projeto, usinagem, soldagem, testes de estanqueidade, limpeza e deposição de filme NEG para que a antiga seção reta pudesse ser removida e a nova instalada para recebimento do novo ondulador.
O ondulador provisório removido do anel de armazenamento havia sido herdado da linha PGM do UVX e era do tipo APPLE II (Advanced Planar Polarized Light Emitting). “O componente anteriormente instalado na linha Sabiá não era capaz de alcançar níveis de energia mais baixos, que são essenciais para a análise de muitos materiais que exibem propriedades magnéticas, como ferro, manganês e carbono. Apesar disso, ele foi muito importante para o processo de comissionamento da linha, acelerando significativamente os trabalhos enquanto o novo ondulador era fabricado.”, aponta Julio Criginski, pesquisador do CNPEM e coordenador da linha Sabiá.
A geometria de onduladores delta exige grande proximidade dos magnetos com a câmara de vácuo, o que limita seu uso a apenas máquinas de baixíssima emitância, como é o caso de fontes de luz síncrotron de 4ª geração.
E assim como outros dispositivos de inserção instalados no Sirius, o novo ondulador não pode causar distúrbios indesejados no feixe de elétrons armazenado. “Em uma fonte de luz síncrotron o feixe de elétrons dá muitas voltas no anel de armazenamento. Por conta disso, é muito importante que o efeito do campo magnético produzido pelo ondulador seja o mais controlado possível, de forma que o feixe entre e saia com o mesmo ângulo para que isso seja transparente para o resto da máquina.”, ressalta Vitor.
A simetria de um ondulador delta também confere a ele a significativa vantagem de alcançar o mesmo intervalo de energia para polarização linear horizontal e vertical, algo que onduladores do tipo APPLE II não são capazes de fazer. “Além disso, esses componentes também cobrem um intervalo de energia mais extenso para a polarização circular, o que ajuda muito nos casos científicos investigados na linha Sabiá.”, destaca Julio.
A precisão de movimentação dos cassetes de blocos magnéticos do ondulador delta desenvolvido pelo CNPEM é de 1 μm, um marco bastante significativo para um equipamento como esse. “Estamos falando de forças de atração ou repulsão entre os imãs que chegam a 30 kN. Manter esse nível de precisão ao lidar com tudo isso é um desafio enorme.”, ressalta Vitor.
As próximas semanas de trabalho serão dedicadas ao processo de comissionamento técnico do componente. Testes serão conduzidos por membros da Divisão de Física de Aceleradores do LNLS para que o ondulador seja integrado à rotina de operação do Sirius sem prejuízos para a estabilidade do feixe de elétrons. Após esse período, o grupo Sabiá se dedicará ao comissionamento científico do componente, trabalhando em investigações que irão auxiliar nos ajustes finos necessários para que pesquisadores externos possam usufruir dessas melhorias.
Sobre o CNPEM
Ambiente sofisticado e efervescente de pesquisa e desenvolvimento, único no Brasil e presente em poucos centros científicos do mundo, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização privada sem fins lucrativos, sob a supervisão do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). O Centro opera quatro Laboratórios Nacionais e é o berço do projeto mais complexo da ciência brasileira – Sirius – uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do mundo. O CNPEM reúne equipes multitemáticas altamente especializadas, infraestruturas laboratoriais globalmente competitivas e abertas à comunidade científica, linhas estratégicas de investigação, projetos inovadores em parceria com o setor produtivo e formação de investigadores e estudantes. O Centro é um ambiente impulsionado pela pesquisa de soluções com impacto nas áreas de Saúde, Energia e Materiais Renováveis, Agroambiental, Tecnologias Quânticas. A partir de 2022, com o apoio do Ministério da Educação (MEC), o CNPEM expandiu suas atividades com a abertura da Ilum Escola de Ciência. O curso superior interdisciplinar em Ciência, Tecnologia e Inovação adota propostas inovadoras com o objetivo de oferecer formação de excelência, gratuita, em período integral e com imersão no ambiente de pesquisa do CNPEM. Por meio da Plataforma CNPEM 360 é possível explorar, de forma virtual e imersiva, os principais ambientes e atividades do Centro, visite: https://pages.cnpem.br/cnpem360/.
