A Fonte Avançada de Fótons (APS) no Laboratório Nacional de Argonne é uma instalação essencial para a pesquisa científica, fornecendo uma poderosa fonte de luz de raios X para estudar materiais em detalhes. Ao oferecer uma visão mais detalhada dos processos internos, como em baterias, o APS auxilia nos avanços tecnológicos. Com a sua atualização significativa, a APS aumentará o seu brilho e capacidade de investigação, continuando a contribuir para a saúde, segurança e progresso científico globais. Crédito: SciTechDaily.com
O que é uma fonte de luz de raios X?
Para desenvolver tratamentos para combater doenças infecciosas mortais, precisamos compreender os organismos que as causam. Para projetar a próxima geração de carros elétricos, precisamos criar baterias melhores e mais duradouras para alimentá-los. Para construir motores de avião mais eficientes e seguros, precisamos de materiais mais fortes e duráveis, que não quebrem sob estresse.
Neste vídeo Science 101: O que é luz de raios X, os cientistas Jessica McChesney e Gilberto Fabbris explicam o que é luz de raios X e como eles a usam na Fonte Avançada de Fótons (APS) de Argonne. A luz de raios X é uma luz de alta energia que existe no espectro eletromagnético. Este espectro inclui a gama de todas as ondas eletromagnéticas, desde as ondas mais longas com energia mais baixa (rádio AM), até as ondas intermediárias (luz visível) e as ondas mais curtas com energia mais alta (raios gama). O APS em Argonne usa raios X, que estão no final do espectro que possui comprimentos de onda mais curtos. Os comprimentos de onda mais curtos permitem que os raios X passem por muitas substâncias, o que permite que cientistas como Jéssica e Gilberto perscrutem profundamente os objetos e descubram novos conhecimentos sobre a estrutura e função dos materiais. O APS é uma das fontes de luz de raios X mais poderosas do mundo, e mais de 5.500 cientistas de todo o mundo usam este enorme centro de pesquisa todos os anos para testar novos materiais, construir baterias melhores e encontrar soluções para os maiores problemas enfrentados. humanidade.
Para fazer todas essas coisas e muito mais, é necessária uma poderosa fonte de luz de raios X. Os raios X são luz, mas não são a luz visível em que normalmente pensamos quando ouvimos a palavra. Você deve estar familiarizado com as máquinas de raios X que os dentistas usam para tirar fotos do interior dos dentes. Uma fonte de luz como a Advanced Photon Source (APS), uma instalação de usuário do Departamento de Energia dos EUA (DOE) localizada no Laboratório Nacional de Argonne do DOE, gera luz de raios X semelhante, mas um bilhão de vezes mais brilhante.
O que pode ser feito com uma luz tão brilhante? O APS funciona como um microscópio gigante, mas, ao contrário da luz visível, os raios X são penetrantes, permitindo aos cientistas ver o interior dos materiais. Os feixes de raios X podem ser focados com tanta força que os cientistas podem usá-los para “ver” o que acontece dentro de uma bateria durante o uso, por exemplo, para que versões mais eficientes em termos de energia possam ser desenvolvidas.
A APS e outras fontes de luz em todo o mundo têm melhorado as nossas vidas há décadas. A tecnologia que os alimenta – a aceleração de partículas – existe desde a década de 1920.
O espectro eletromagnético é a faixa de todos os tipos de radiação EM – energia que viaja e se espalha à medida que avança. O Sol é muito mais quente que a Terra, por isso emite radiação num nível de energia mais elevado, que tem um comprimento de onda mais curto. Crédito: NASA
No coração do APS há um anel de armazenamento com cerca de dois terços de milha de diâmetro. É tão grande que caberia um estádio de beisebol dentro dele. Sua função é fazer circular partículas chamadas elétrons com alta precisão e a uma velocidade consistente, muito próxima da velocidade da luz. Os elétrons viajam ao redor deste anel muitos bilhões de vezes por dia, liberando luz brilhante em cada curva da pista. O APS envia essa luz para estações experimentais localizadas ao redor do anel, onde são realizados diferentes tipos de experimentos científicos.
A APS é uma instalação de usuário nacional, o que significa que este recurso está disponível para cientistas de todo o mundo. Não há cobrança para os cientistas usá-lo, desde que seus dados sejam divulgados publicamente. Mais de 5.500 cientistas de todo o mundo utilizam a APS anualmente para estudar uma grande variedade de coisas, desde novas formas de combater os gases com efeito de estufa até novos métodos de fortificar as nossas estradas e pontes.
O APS tem sido uma fonte de luz de raios X líder mundial desde que foi construído na década de 1990, e seu futuro está prestes a ficar muito mais brilhante. Uma grande atualização está a substituir o atual anel de armazenamento por um que irá gerar raios X até 500 vezes mais brilhantes do que os produzidos atualmente, permitindo mais experiências e inovações que irão melhorar as nossas vidas. Juntamente com outras fontes de luz em todo o mundo, a APS continuará a permitir que os cientistas nos mantenham mais saudáveis, mais seguros e melhorem o nosso conhecimento do mundo que nos rodeia.
Crédito: Laboratório Nacional Argonne
Como funciona uma fonte de luz de raios X?
A Advanced Photon Source cria feixes de raios X ultrabrilhantes para iluminar o caminho para novas descobertas.
Uma fonte de luz poderosa como a Advanced Photon Source (APS) é semelhante às máquinas de raios X usadas pelos dentistas, exceto que a luz que ela cria é um bilhão de vezes mais brilhante.
- O coração do APS é uma série de máquinas chamadas aceleradores que usam ímãs para mover pequenas partículas chamadas elétrons. Os elétrons são agrupados e enviados em linha reta por um acelerador linear.
- O anel acumulador de partículas agrupa os cachos mais próximos.
- O anel de reforço os faz circular à medida que aumentam a velocidade e a energia.
- As partículas são então injetadas no anel de armazenamento. Os elétrons viajam ao redor deste anel bilhões de vezes por dia. Em cada curva da pista, eles liberam luz na forma de fóton partículas.
- Esses fótons são a luz de raios X enviada para estações científicas ao redor do anel. Os cientistas usam essa luz muito brilhante para ver o interior dos materiais.
