เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นขนาดกะทัดรัดสำหรับการวิจัยและการประยุกต์ใช้ (CLARA)

เฟส 1 ของเครื่องเร่งอนุภาค CLARA ซึ่งตั้งอยู่ที่ห้องปฏิบัติการ Daresbury
คุณสมบัติทั่วไป
ประเภทตัวเร่งความเร็ว	เครื่องเร่งเชิงเส้น
ประเภทลำแสง	อิเล็กตรอน
คุณสมบัติของคาน
พลังงานสูงสุด	250 MeV
กระแสสูงสุด	400 เอ
ความสว่างสูงสุด	>1x10¹² W/m²/sr [ 1 ]
คุณสมบัติทางกายภาพ
ความยาว	90 เมตร
ที่ตั้ง	เชสเชอร์สหราชอาณาจักร
พิกัด	53°20′35″N 2°38′26″W / 53.342927°N 2.640675°W / 53.342927; -2.640675
สถาบัน	ห้องปฏิบัติการดาเรสเบอรี
วันที่เปิดให้บริการ	ปี 2016 - ปัจจุบัน

เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นขนาดกะทัดรัดเพื่อการวิจัยและการประยุกต์ใช้ ( CLARA ) เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกทางวิทยาศาสตร์สำหรับผู้ใช้ที่ห้องปฏิบัติการ Daresburyเป็น เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น อิเล็กตรอน(linac)ซึ่งกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างใน Electron Hall

CLARA ประกอบด้วยสามเฟส เฟส 1 ใช้งานได้แล้วและบรรลุพลังงาน 50 MeVด้วยประจุกลุ่มอนุภาค >250 pC เฟส 2 ถูกสร้างขึ้นแบบออฟไลน์และประกอบด้วยเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นสามเครื่องที่ให้พลังงานตามการออกแบบรวมสูงสุด 250 MeV ประจุลำแสง 250 pC ที่อัตราการทำซ้ำ 100 Hzเมื่อวันที่ 2 เมษายน 2568 CLARA บรรลุพลังงานตามการออกแบบเต็มที่ 250 MeV ผ่านเฟส 2 ที่ประจุกลุ่มอนุภาค 60 pC เฟส 2 ยังประกอบด้วยส่วนโค้ง Full Energy Beam Exploitation (FEBE) ซึ่งเป็นลำแสงที่ศึกษาการเร่งความเร็วพลาสมา-เวคฟิลด์เพิ่มพลังงานลำแสงเป็นประมาณ 2 GeV สำหรับการทดลองพลังงานสูง^{[ 2 ]}เฟส 3 คือการขยายในอนาคตสำหรับ การสร้าง เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระรังสีเอ็กซ์ (X-FEL) X-FEL ขนาด 100 nm นี้เชื่อมโยงกับโครงการ UK XFEL ^{[ 3 ]}  

หลังจากเริ่มกระบวนการปลดระวางในปี 2551 แหล่งกำเนิดรังสีซินโครตรอน (SRS) ได้เว้นพื้นที่ไว้สำหรับการก่อสร้างเครื่องเร่งอนุภาคใหม่ในห้องโถงอิเล็กตรอนและห้องโถงด้านนอก บังเกอร์วงแหวนบูสเตอร์ถูกรื้อถอนและแทนที่ด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับลำแสงอิเล็กตรอนขนาดเล็ก และบังเกอร์เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นถูกดัดแปลงเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการทดสอบเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น (LTF)

ก่อนหน้านี้ สถานีปลายทาง SRS และลำแสง หลายสาย ตั้งอยู่ใน Electron Hall และในช่วงปลายปี 2011 การก่อสร้าง Electron Beam Test Facility (EBTF) ได้เริ่มต้นขึ้น บังเกอร์ถูกสร้างขึ้นระหว่างกลางปี ​​2011 ถึงกลางปี ​​2012 และส่วนประกอบของลำแสงและเครื่องเร่งอนุภาคได้รับการติดตั้งในช่วงปลายปี 2012 ภายในปี 2013 EBTF ได้กลายเป็น Versatile Electron Linear Accelerator (VELA) และรายงานการออกแบบเชิงแนวคิดสำหรับ CLARA ได้รับการเผยแพร่ในเดือนกรกฎาคม 2013 ^{[ 4 ]} VELA ได้เริ่มใช้งานในปี 2013 และได้จัดหาลำแสงอิเล็กตรอนคุณภาพสูงให้กับกลุ่มผู้ใช้ในภาคอุตสาหกรรมและภาควิชาการหลายกลุ่ม^{[ 5 ]}

ในปี 2015 มีการประกาศว่า CLARA จะถูกติดตั้งเป็นส่วนหนึ่งของลำแสง VELA โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานRFและเลเซอร์ ร่วมกัน

ในปี 2016 งานก่อสร้าง CLARA เริ่มขึ้น โดย ส่วนปลาย ปืนตั้งอยู่ตรงตำแหน่งที่สายส่งบูสเตอร์ SRS ไปยังที่เก็บอยู่ ส่วนที่เหลือของเครื่องเร่งอนุภาคจะทอดยาวไปตามความยาวของห้องโถง เฟส 1 เริ่มใช้งานในปี 2017 และได้จัดหาลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ร่วมกับ VELA ลำแสงแรกของ CLARA เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2017 ด้วยพลังงาน 48 MeV/ c ^{[ 6 ]}

เมื่อวันที่ 2 เมษายน 2568 CLARA สามารถสร้างลำแสงที่มีพลังงานตามที่ออกแบบไว้เต็มที่ที่ 250 MeV ลำแสงนี้ถูกสร้างขึ้นในโหมดอัตราการทำซ้ำสูงที่ 100 Hz ผ่านเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นหมายเลข 2, 3 และ 4 โดยมีประจุของกลุ่มอนุภาค 60 pC ซึ่งวัดได้จากถ้วยฟาราเดย์หลาย ตัว

CLARA มีความยาว 90 เมตร ประกอบด้วยเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น (linac) 4 เครื่อง และโมเมนตัมของอิเล็กตรอนจะแปรผันไปตามความยาว เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นเครื่องที่ 1 มีพลังงานประมาณ 35 MeV/c เครื่องที่ 2 ประมาณ 125 MeV/c เครื่องที่ 3 ประมาณ 200 MeV/c โพรงฮาร์มอนิก ที่ 4 ประมาณ 180 MeV/c และเครื่องที่ 4 ประมาณ 250 MeV/c เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นแต่ละเครื่องมีตัวกระจายพลังงาน (klystron) และตัวปรับสัญญาณ (modulator) กำลังสูงของตัวเองซึ่งตั้งอยู่ในห้องด้านบนโดยตรง

CLARA มีโหมดการทำงานหลายโหมด^{[ 7 ]}

• https://www.astec.stfc.ac.uk/Pages/CLARA.aspx