7月22日，来自美国能源部、阿贡国家实验室和芝加哥大学的领导们就美国x射线科学的未来进行了初步探索
这次小型聚会标志着耗资8.15亿美元的先进光子源升级工程的开始，光子源是世界上生产效率最高的光源之一。
这个地方将很快成为长束线大楼，一个新的实验大厅，将容纳两束新的束线，将传输由先进的光子源产生的超明亮的x射线到先进的科学仪器。
位于芝加哥附属的阿贡国家实验室的先进光子源本质上是一个视距大小的x射线显微镜。它每年吸引来自世界各地的5000多名科学家进行从化学到生命科学、材料科学到地质学等领域的研究。
美国能源部负责科学的副部长保罗·达巴说:“APS的升级不仅是一个令人兴奋的科学项目，而且对确保阿贡和美国在x射线科学领域保持世界领先地位至关重要。”他参加了这个社会上不公开的仪式。“升级后的APS，包括这两条更长的光束线，将带来能效方面的新创新、更耐用的材料和更多抗击病毒大流行病的工具。”
APS的升级将用最先进的磁晶格系统取代该设施中心已经强大的电子存储环，该系统将使产生的x射线的亮度提高500倍。作为该项目的一部分，将围绕现有的存储环建造9条新的波束，以促进各种研究目标;长波束建筑将容纳其中的两个。
“APS升级是Argonne未来的基石，”Argonne总监Paul Kearns说。“结合其他独特的资源，如Argonne的超级计算机，升级后的APS的新波束将允许以以前认为不可能的规模追求科学，使医疗保健、制造业、国家安全、运输和能源方面的突破产生更大的影响。”
顾名思义，长束线建筑中的束线将比目前在APS的束线长三倍，将光子从光源发送到被分析的样品。这样的距离使得x射线更加聚焦，使得科学家能够实时观察到哪怕是最紧凑的计算机芯片内部最精细的结构。
“芝加哥大学为其与Argonne和APS的长期合作感到骄傲，”Juan de Pablo说，他是芝加哥大学分子工程的Liew家族教授，也是芝加哥大学国家实验室的副主席，他参加了仪式。“我们期待在升级后的设施中进行更多年至关重要的、改变世界的研究。”
新设备还将具备更强的原位成像能力，这意味着可以在科学家改变样本周围环境的同时观察样本。这将允许精确测量温度、压力和其他因素对先进材料的影响，这是为从飞机引擎到太阳能电池的所有东西创造下一代组件的重要一步。
在长束线大楼的两个新设备之一将是原位纳米探针，它的光束将能够聚焦到只有20纳米。其中一个应用是更精确地理解电池内部的电化学反应，这有望在延长电池寿命方面取得突破。
另一种是高能x射线显微镜，专为高能x射线设计，能穿透密度更大的材料，聚焦能力更强。这将使科学家能够更精确地绘制出材料的组成。它的原位测量能力将使它成为材料科学和工程应用的目标束线;例如，一项应用是测试飞机发动机叶片在压力下的情况，看看制造材料的哪里会出现裂缝，并学习如何防止裂缝。
“我们的目标是为美国各地和世界各地使用APS的科学家建立最先进、最全面的设备，”APS升级项目主管罗伯特·赫特尔(Robert Hettel)说。“这些改进将改变该设施的规则，对整个x射线科学也是如此。”
该项目将于今年秋季开始建设，预计2022年中期竣工。APS的首次升级预计将在2023年晚些时候进行。
“APS的升级将是革命性的，”Argonne的科学技术副主任兼APS主任Stephen Streiffer说。“对于APS的用户来说，这就像是行走和驾驶一架喷气式飞机的区别。它将彻底改变我们探索科学边界和视野的能力，而长波束建筑将使我们充分利用升级的能力。”
更多关于APS升级的信息可以在这里找到。
-改编自安德烈·萨勒斯在阿尔贡国家实验室发表的一篇文章。