Les deux nouvelles lignes de lumière seront construites dans le cadre d'une mise à niveau complète de l'APS, l'amélioration de ses capacités et le maintien de son statut d'installation de pointe mondiale pour la science des rayons X.

Lors d'une cérémonie socialement distanciée ce matin au laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie (DOE), dirigeants du DOE, Argonne et l'Université de Chicago ont innové sur l'avenir de la science des rayons X aux États-Unis.

Le petit rassemblement d'aujourd'hui a marqué le début de la construction du bâtiment Long Beamline, un nouveau hall d'expérimentation qui abritera deux nouvelles lignes de lumière qui transporteront les rayons X ultra-brillants générés par la source de photons avancée (APS) vers des instruments scientifiques de pointe. Il sera construit dans le cadre de la mise à niveau de 815 millions de dollars de l'APS, une installation utilisateur du DOE Office of Science et l'une des sources de lumière les plus productives au monde. L'APS, qui est essentiellement un microscope à rayons X de la taille d'un stade, attire plus de 5, 000 scientifiques du monde entier pour mener des recherches chaque année dans de nombreux domaines allant de la chimie aux sciences de la vie en passant par la science des matériaux et la géologie.

"La mise à niveau de l'APS n'est pas seulement un projet scientifique passionnant, mais il est vital de faire en sorte que l'Argonne et les États-Unis restent les leaders mondiaux de la science des rayons X, " dit DOE Sous-secrétaire pour la science Paul Dabbar, qui ont assisté à la cérémonie d'aujourd'hui. "Un APS amélioré, y compris ces deux lignes de lumière plus longues, conduira à de nouvelles innovations en matière d'efficacité énergétique, des matériaux plus durables et plus d'outils pour lutter contre les pandémies virales."

La mise à niveau de l'APS remplacera l'anneau de stockage d'électrons déjà puissant au cœur de l'installation par un système de réseau magnétique à la pointe de la technologie qui augmentera la luminosité des rayons X générés jusqu'à 500 fois. Dans le cadre de ce projet, neuf nouvelles lignes de lumière seront construites autour de l'anneau de stockage existant pour faciliter divers objectifs de recherche ; le Long Beamline Building en accueillera deux.

« La Upgrade APS est une pierre angulaire de l'avenir d'Argonne, " a déclaré le directeur d'Argonne, Paul Kearns. " En conjonction avec d'autres ressources uniques telles que les supercalculateurs d'Argonne, les nouvelles lignes de lumière de l'APS amélioré permettront la poursuite de la science à une échelle que l'on croyait auparavant impossible, permettant un plus grand impact des percées dans les soins de santé, fabrication, la sécurité nationale, transport et énergie.

Comme le nom l'indique, les lignes de lumière logées dans le bâtiment Long Beamline seront environ trois fois plus longues que celles actuellement à l'APS, envoyer des photons plus loin de la source pour atteindre les échantillons en cours d'analyse. Cette distance permet des faisceaux de rayons X plus focalisés, permettant aux scientifiques de regarder quelque chose d'aussi petit que la structure la plus fine à l'intérieur même de la puce informatique la plus compacte, en temps réel.

Les nouvelles installations auront également une plus grande capacité d'imagerie in situ, ce qui signifie observer des échantillons alors que les scientifiques modifient l'environnement qui les entoure. Cela permettra une mesure précise de l'impact de la température, pression et autres facteurs sur les matériaux avancés, une étape importante vers la création de la prochaine génération de composants pour tout, des moteurs d'avion aux cellules solaires.

"Notre objectif est de créer l'installation la plus avancée et la plus complète possible pour les scientifiques des États-Unis et du monde entier qui utilisent l'APS, " dit Robert Hettel, directeur de projet pour la mise à niveau APS. "Ces améliorations changeront la donne pour l'installation, et pour la science des rayons X dans son ensemble."

Le bâtiment Long Beamline abritera :

• La Nanosonde In Situ (ISN) : Cette ligne de faisceau de 250 mètres (820 pieds) est spécialement conçue pour l'imagerie in situ très focalisée. Son faisceau peut se focaliser jusqu'à 20 nanomètres, et il fournit suffisamment d'espace entre l'optique et l'échantillon pour changer l'environnement de l'échantillon (par la température, pression et autres méthodes) et suivre l'effet de ces changements avec une résolution extrêmement fine. Une application de l'ISN serait une compréhension plus précise des réactions électrochimiques à l'intérieur des batteries, qui devrait conduire à des percées dans l'extension de la durée de vie de la batterie.
• Le microscope à rayons X à haute énergie (HEXM) : Conçu pour les rayons X à haute énergie qui peuvent pénétrer dans des matériaux plus denses, cette ligne de faisceau de 180 mètres (590 pieds) combine cette énergie avec une plus grande capacité de mise au point. Cela permettra aux scientifiques de cartographier plus précisément les compositions des matériaux, et le potentiel de HEXM pour les mesures in situ en fera une ligne de lumière de destination pour les applications de science et d'ingénierie des matériaux. Une application serait de tester des aubes de moteurs d'avion sous contrainte, pour voir où se forment les fissures dans les matériaux qui les composent et apprendre comment les éviter.

La cérémonie d'aujourd'hui a donné le coup d'envoi symbolique de la phase de construction du bâtiment Long Beamline, la seule partie visible de l'extérieur de la mise à niveau APS.

"L'Université de Chicago est fière de sa longue association avec Argonne et l'APS, " dit Juan de Pablo, Vice-président des laboratoires nationaux à l'Université de Chicago, qui ont assisté à la cérémonie d'aujourd'hui. « Nous attendons avec impatience de nombreuses autres années de vitalité, recherche qui change le monde dans l'installation modernisée.

Le début des travaux est prévu cet automne, avec une date d'achèvement proposée à la mi-2022 pour le bâtiment Long Beamline. Les premières lumières de la mise à niveau APS sont attendues fin 2023.

"La mise à niveau APS sera transformationnelle, " a déclaré Stephen Streiffer, Directeur adjoint du laboratoire scientifique et technique d'Argonne et directeur de l'APS. "Pour les utilisateurs de l'APS, ce sera comme la différence entre marcher et piloter un avion à réaction. Il révolutionnera notre capacité à explorer les frontières et les horizons de la science, et le bâtiment Long Beamline nous permettra de tirer pleinement parti des capacités de la mise à niveau. »