Aktualności - Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS

Centrum SOLARIS

Wirtualny spacer po Centrum SOLARIS

Grafika symbolizująca link do wirtualnego spaceru

Prototyp BRAXIS do badania Słońca w zakresie promieniowania rentgenowskiego testowany w Centrum SOLARIS

Prototyp BRAXIS do badania Słońca w zakresie promieniowania rentgenowskiego testowany w Centrum SOLARIS

Grupa badaczy z Zakładu Fizyki Słońca, Centrum Badań Kosmicznych PAN (ZFS CBK PAN) pod przewodnictwem naukowym dr Żanety Szaforz i wsparciu naukowym prof. dr hab. Janusza Sylwestera w ramach realizacji projektu BRAXIS, będzie przeprowadzała badania na linii ASTRA w Centrum SOLARIS. BRAXIS (BRAgg Crystal X-ray Instrument for Spectroscopy) to spektrometr rentgenowski zaprojektowany z myślą o udziale w prowadzonym przez NASA Marshall Space Flight Center projekcie misji kosmicznej klasy MIDEX, przeznaczonej do badania Słońca w zakresie promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego.

W celu właściwego przeprowadzenia eksperymentu nad rozwojem prototypu instrumentu BRAXIS było konieczne wykonanie testów. W tym celu Centrum SOLARIS odwiedzili specjaliści z Zakładu Fizyki Słońca : dr Mirosław Kowaliński (Kierownik ZFS CBK PAN, elektronik), oraz inż. Jarosław Bąkała (konstruktor-mechanik). Dzięki wsparciu pracowników SOLARIS, którzy opracowali dla tego eksperymentu koncepcję montażu satelity w komorze próżniowej, projekty 3D mechanizmu sterowania pozycją satelity w komorze oraz systemu pozycjonowania komory próżniowej kompatybilny z linią ASTRA  (mgr inż. Marcin Brzyski), schemat połączeń oraz organizację połączenia wewnątrz i na zewnątrz komory próżniowej (mgr Grzegorz Gazdowicz), program sterujący pracą przesuwników (mgr inż. Marcel Piszak), elementy mechaniczne - Dariusz Uchacz, Leszek Kapłoniak oraz system połączeń elektrycznych wewnątrz i na zewnątrz komory próżniowej (Tomasz Zbylut, inż. Jarosław Sklarczyk) – udało się przeprowadzić pierwsze testy.


Działalność Zakładu Fizyki Słońca CBK PAN obejmuje z jednej strony prowadzenie prac naukowych skoncentrowanych na badaniu fizyki Słońca i związanych z nim zjawisk, takich jak rozbłyski słoneczne. Z drugiej strony jednak, od ponad 50 lat, specjalizują się w projektowaniu i budowie instrumentów naukowych, umożliwiających obserwację Słońca z przestrzeni kosmicznej. Obecnie w ZFS CBK PAN trwają prace nad rozwojem instrumentu BRAXIS. 
Spektrometr BRAXIS działa w oparciu o prawo Bragga – wykorzystuje odbicie promieniowania rentgenowskiego od kryształów w celu jego rejestracji. Jego system optyczny składać się będzie z 6 par bloków. Każdy taki blok złożony jest z cylindrycznie wypukłego monokryształu, detektora CMOS i filtra optycznego. Trzy pary bloków wyposażone są dodatkowo w kolimatory. 

Celem BRAXIS będzie obserwacja wybranych linii silnie zjonizowanych pierwiastków z szerokiego zakresu miękkiego promieniowania rentgenowskiego (1.8-22.4 Å). Tego typu obserwacje umożliwią wyznaczanie parametrów fizycznych gorącej plazmy korony słonecznej, jak również jej składu chemicznego. Dzięki zastosowaniu przeciwstawnego ustawienia identycznych bloków w przypadku każdej z par, BRAXIS będzie również spełniał funkcję dopplerometru, pozwalającą na precyzyjne (±5 km/s) wyznaczenie prędkości poruszającej się plazmy w kierunku obserwatora.


W ramach realizowanego projektu chcemy przetestować i skalibrować wybrany blok prototypu spektrometru BRAXIS. Blok ten ma wymiary 184x115x162 mm i masę ok. 2kg.  
Badania na synchrotronie mają na celu w szczególności:
- badanie jakości wykonania kryształu, w szczególności dokładności ustawienia jego płaszczyzny dyspersji i jednorodności promienia krzywizny. Wyznaczenie zmienności tych wartości jest kluczowe przy interpretacji obserwowanych widm - ponieważ nawet niewielka zmiana lokalnej wartości promienia krzywizny- odstępstwo od idealnej cylindryczności może spowodować, że obserwować będziemy lokalne zmiany dyspersji.
- sprawdzenie ilościowej odpowiedzi układu kryształ-detektor na oświetlanie strumieniem promieniowania o zadanej energii. Jest to niezbędne w celu prawidłowej kalibracji instrumentu.
- wyznaczenie lokalnej rozdzielczości spektralnej spektrometru, porównując kształt zmierzonych  profili odbicia kryształu z profilami wyznaczonymi teoretycznie przy pomocy oprogramowania XOP.
- przeprowadzenie kalibracji absolutnej spektrometru (wyznaczenie 2D effective area). Naszym  celem jest wykonanie kalibracji spektrometru w taki sposób aby być w stanie podać bezwzględne natężenie każdej długości fali wytwarzanej przez źródło w funkcji położenia na detektorze
- wylicza koordynatorka projektu dr Żaneta Szaforz. 

Tego typu kalibracje i testy są kluczowe w celu zapewnienia prawidłowego działania instrumentu, podsumowuje dr Szaforz.
Naukowcy zdecydowali się przeprowadzić badania w NCPS SOLARIS, ponieważ testowany przez nich blok spektrometru przeznaczony jest do pomiarów widm rentgenowskich w zakresie 2.3 - 2.5 keV, dlatego w celu kalibracji instrumentu niezbędne jest oświetlanie go wiązką z tego zakresu energii promieniowania. Ten zakres energii promieniowania X, określany jako 'pośredni zakres energii', jest specjalizacją linii badawczej ASTRA w Centrum SOLARIS. Użycie monochromatora pozwoli im na przeprowadzenie absolutnej kalibracji instrumentu (tzw. effective area) i wyznaczenie jego rozdzielczości widmowej. 

 

Prototyp BRAXIS

 

Prototyp BRAXIS

 

Prototyp BRAXIS

 

 

Autor: dr Żaneta Szaforz

Polecamy również
Przedstawiciele SOLARIS na Dniu Planetariów 2026
Przedstawiciele SOLARIS na Dniu Planetariów 2026
9. spotkanie plenarne LEAPS AISBL
9. spotkanie plenarne LEAPS AISBL
Dyrektor SOLARIS powołany do zarządu European XFEL
Dyrektor SOLARIS powołany do zarządu European XFEL
Warsztaty O-PTIR w SOLARIS: innowacje w multimodalnym obrazowaniu IR i Ramana
Warsztaty O-PTIR w SOLARIS: innowacje w multimodalnym obrazowaniu IR i Ramana