XPP, el instrumento de sonda de bomba de rayos X-en Linac Coherent Light Source (LCLS), vuelve a estar en línea y da la bienvenida a los investigadores después de una reconstrucción completa. La revisión ha preparado a XPP para el aumento significativo en la producción de rayos X-que se espera de la actualización en curso de alta-energía a LCLS en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía. LCLS es una instalación pionera de láser de electrones-libre de rayos X- utilizada por científicos de todo el mundo para capturar instantáneas ultrarrápidas de procesos naturales.
"Completar la reconstrucción del XPP a tiempo-y dentro del-presupuesto es un hito clave para el esfuerzo de actualización de alta-energía, y estamos encantados de que el instrumento vuelva a apoyar a los investigadores de todo el mundo", afirmó John Hogan, director de proyecto para la actualización de alta-energía del LCLS. "Este fue un gran esfuerzo de equipo, que involucró a socios de todos los equipos de ingeniería, ciencia y proyectos de SLAC".
Desde su debut en 2010, XPP ha permitido investigaciones innovadoras en ciencia de materiales-desde el almacenamiento de información cuántica hasta la dinámica de materiales en escalas de tiempo-así como estudios en química, física y biociencia. Los investigadores han aprovechado XPP para ser pioneros en tecnologías de óptica de rayos X-, incluidos osciladores de rayos X-basados en cavidades-que están dando forma a las futuras instalaciones de láseres de electrones-libres de rayos X-.
La reciente reconstrucción de un año-preparó a XPP para la próxima actualización-de alta energía a LCLS, que comenzó en 2025 y tardará aproximadamente dos años en completarse. Después de la actualización, LCLS producirá rayos X-de alta-energía a velocidades de repetición de hasta un millón de pulsos por segundo, lo que permitirá a XPP recopilar más datos, lograr una mayor resolución espacial y admitir una gama más amplia de experimentos.
"En 2010, XPP se convirtió en el primer instrumento del mundo en utilizar rayos X-duros procedentes de un láser de electrones-sin rayos X-", afirmó Takahiro Sato, líder del instrumento XPP. "Ha sido un instrumento que hemos utilizado para desarrollar nuevas herramientas y técnicas experimentales y para mostrar ciencia ultrarrápida. Con esta actualización, le permitimos permanecer a la vanguardia de este campo".
Para preparar el XPP para el importante aumento de fotones, energías más altas y cargas de calor asociadas, los equipos desmontaron todo el instrumento, quitaron los componentes heredados y reconstruyeron el instrumento con piezas nuevas y reacondicionadas.
Una adición clave es un monocromador de doble cristal compensado grande, que se crio-con nitrógeno líquido a aproximadamente -260 grados F para manejar mayores cargas de calor y minimizar las fluctuaciones de temperatura durante los experimentos.
El equipo también actualizó el sistema de multiplexación, que puede dividir el haz de rayos X-LCLS en dos-dirigiendo una corriente a XPP mientras envía otra corriente abajo a otros instrumentos-para que se puedan ejecutar varios experimentos a la vez. El nuevo sistema de multiplexación reemplaza al anterior y es más confiable y estable.
"Esta reconstrucción a gran-escala se llevó a cabo dentro de una instalación operativa, y estoy orgullosa de cómo nuestro equipo trabajó para programar cuidadosamente los cronogramas y coordinarse con otros equipos para que esto sucediera", afirmó Rebecca Armenta, ingeniera líder para la reconstrucción de XPP.
XPP volverá a sus operaciones normales esta primavera y verá un importante aumento de capacidad cuando el rayo de alta-energía entre en funcionamiento a finales de 2027.
El equipo continuará con actualizaciones seleccionadas durante los tiempos de inactividad programados este año, incluido el reemplazo de los sistemas de contención de haz existentes con versiones que serán compatibles con energías más altas y la actualización del láser de bomba óptica con un nuevo sistema diseñado para el LCLS actualizado.
"Aún queda trabajo por hacer, pero es fantástico ver que el instrumento vuelve a estar al servicio de los usuarios", afirmó Diling Zhu, científico principal de instrumentos para la actualización de alta-energía del LCLS y subdirector de la división de Ciencia, Investigación y Desarrollo del LCLS. "Tenemos colaboradores de todo el mundo que han estado esperando ansiosamente que XPP vuelva a estar en línea y estamos emocionados de darles la bienvenida nuevamente".
