O ESRF

Europejskie Centrum Promieniowania Synchrotronowego,
Grenoble, Francja –
European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)

ESRF jest pierwszym źródłem synchrotronowym czwartej generacji na świecie. Laboratorium przyjmuje ok. 10 tys. użytkowników rocznie. Mogą oni korzystać z 46 linii pomiarowych, zaś wyniki badań są udostępniane w ok. 1500 publikacjach rocznie.

W dniu 16 grudnia 1988 roku ministrowie nauki 11 krajów europejskich (Belgia, Dania, Finlandia, Francja, Niemcy, Włochy, Norwegia, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria, Wielka Brytania) podpisali w Paryżu konwencję i statut. W kolejnym roku dołączyła Holandia oraz powstało konsorcjum ESRF. Zorganizowane zostało pierwsze spotkanie przyszłych użytkowników. W 1992 roku uzyskano pierwszą wiązkę elektronów w pierścieniu akumulacyjnym. Oficjalne otwarcie ESRF nastąpiło w 1994 roku. Użytkownicy mogli prowadzić badania na 15 liniach pomiarowych.

W latach 2009-2015 przeprowadzono pierwszą fazę modernizacji opisaną w Purple Book. Wybudowano 19 nowych linii przystosowanych do nanowiązki, zmodernizowano i odnowiono wiele obiektów oraz laboratoriów pomocniczych oraz zaprojektowano nowy pierścień akumulacyjny. W Orange Book opisano drugi etap modernizacji zaplanowany na lata 2015-2022, w którym główną rolę grała instalacja pierścienia akumulacyjnego nowej generacji. Ponadto zaplanowano budowę czterech nowych linii flagowych, które miały w pełni wykorzystywać własności nowej wiązki. Przewidziano także wymianę i modernizację aparatury oraz działania wspierające użytkowników w analizie danych. W roku 2018 ESRF obchodził swoje 30-lecie. W tym samym roku został zamknięty dla użytkowników na 20 miesięcy w celu modernizacji. Czas ten został wykorzystany na usunięcie wcześniejszego i instalację nowego pierścienia akumulującego. ESRF został znowu udostępniony użytkownikom 25 sierpnia 2020 roku, zgodnie z harmonogramem, pomimo problemów związanych z pandemią COVID 19. Po modernizacji ESRF stało się najnowocześniejszym na świecie źródłem promieniowania o szerokim przedziale energii, ekstremalnej jasności i stabilności wiązki, nazwanym EBS od ang. Extremely Brilliant Source.

Badania prowadzone w ESRF dotyczą wielu dziedzin nauki i różnych aspektów życia. Prowadzone są badania nad nowymi materiałami, które mogą służyć poprawie jakości życia np. poprzez wykorzystanie do oczyszczania wód i gleb, do budowy wydajniejszych systemów wytwarzania i magazynowania energii, a także prowadzące do postępu w medycynie. Badania nad obiektami dziedzictwa kulturowego pozwalają na odkrycie technik dawnych mistrzów, dają informację jak konserwować najcenniejsze dzieła sztuki aby zachować je dla przyszłych pokoleń.

Jednym z przykładów realizacji przełomowych prac rozwojowych jest Human Organ Atlas Project. W jego ramach wykonywane są tomograficzne obrazy organów ludzkiego ciała, a wyniki są ogólnodostępne na stronie internetowej projektu. Stacja EBSL3-BM18 Hierarchical phase-contrast tomography jest jedną ze stacji flagowych wykorzystujących pełen potencjał zmodernizowanego źródła. Na tej unikatowej stacji można badać próbki o wadze do 30 kg i wielkości do 30 cm x 50 cm z rozdzielczością od 0.7 do 80 um. Poza obrazowaniem biomedycznym prowadzone są na niej badania m.in. w dziedzinie dziedzictwa kulturowego, geologii, materiałoznawstwa.

Powstanie i działalność tego wyjątkowego laboratorium badawczego było i jest możliwe dzięki utworzeniu wielonarodowego konsorcjum, które sfinansowało budowę oraz pokrywa koszty bieżącej eksploatacji oraz modernizacji.

W roku 2014 do Konsorcjum ESRF dołączyła Rosja, co podwyższyło liczbę członków zwyczajnych konsorcjum (Member States) do 13 krajów. Obecnie są to:

Francja 27.5 %
Niemcy 24.0 %
Włochy 13.2 %
Wielka Brytania 10.5 %
Rosja 6.0 %
Benesync:
Belgia, Holandia 8 %
Nordsync:
Dania, Finlandia, Norwegia, Szwecja 5.0 %
Hiszpania 4.0 %
Szwajcaria 4.0 %

Kraje, których wkład jest niższy niż 4% budżetu ESRF, mogą dołączyć jako członkowie Stowarzyszeni (Asociate Countries). Obecnie taki status posiadają:

Austria 1.75 %
Izrael 1.75 %
Polska 1.00 %
Portugalia 1.00 %
Czechy 0.60 %
Afryka Południowa 0.30 %

ESRF utrzymywany i modernizowany jest poprzez wpłaty krajów członkowskich. Poszczególne kraje co roku płacą wkład do budżetu odpowiadający ich procentowemu zaangażowaniu. W zamian za to, naukowcy z tych krajów mogą składać projekty naukowe i ubiegać się o czas pomiarowy. Projekty indywidualne zbierane są dwa razy w roku: do 1 marca oraz do 10 września. Wszystkie projekty oceniane są przez międzynarodowy Naukowy Komitet Recenzujący. Czas pomiarowy przyznawany jest proporcjonalnie do wkładu wnoszonego przez dany kraj. Jeżeli projekt wykonywany jest we współpracy międzynarodowej czas badawczy liczony jest proporcjonalnie dla danego kraju, w zależności od afiliacji naukowców wpisanych w projekcie. Co roku liczone jest wykorzystanie czasu pomiarowego przez naukowców z każdego kraju z ostatnich trzech lat. W przypadku przekroczenia przysługującego mu czasu, kraj proszony jest o dodatkową opłatę za nadmiarowe wykorzystanie czasu pomiarowego lub zgodę na ograniczenie dostępu do stacji badawczych w kolejnym roku.

Dostęp do wiązki jest bezpłatny dla naukowców z krajów stanowiących Konsorcjum ESRF, zaś ich naukowe osiągnięcia powinny być opublikowane w czasopismach naukowych. ESRF pokrywa również koszt podróży i pobytu 3 naukowców przeprowadzających eksperyment. Zapewnione jest także wsparcie techniczne.

Polska jest członkiem stowarzyszonym od roku 2004. Początkowo z wkładem 0.6% budżetu, zaś od roku 2006 z wkładem 1% budżetu. Przez 10 lat Polska spłacała również koszty budowy i modernizacji ESRF. Koszty te zostały do końca spłacone w 2016 roku.

Obecność Polski w ESRF zapewniają granty Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, o które występuje Krajowe Konsorcjum jednostek naukowych zainteresowanych korzystaniem z Europejskiego Centrum Promieniowania Synchrotronowego w Grenoble koordynowane przez Instytut Fizyki PAN. Obecnie w skład Konsorcjum wchodzi 21 jednostek naukowych:

1. Instytut Fizyki PAN
2. Instytut Chemii Fizycznej PAN
3. Instytut Fizyki, Uniwersytet Jana Kochanowskiego
4. Instytut Fizyki Jądrowej PAN
5. Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski
6. Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku
7. Wydział Fizyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza
8. Wydział Chemii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza
9. Instytut Paleobiologii PAN
10. Instytut Fizyki Doświadczalnej, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski
11. Instytut Optoelektroniki WAT
12. Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH
13. Instytut Chemii i Techniki Jądrowej
14. Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska
15. Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska
16. Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski
17. Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN
18. Instytut Wysokich Ciśnień PAN „UNIPRESS”
19.Wydział Fizyki, Politechnika Warszawska
20. Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska
21. Wydział Nowych Technologii i Chemii, WAT

Krajowe Konsorcjum integruje jednostki naukowe z różnych dyscyplin naukowych. Wśród nich są wydziały i instytuty fizyki, chemii, optoelektroniki, inżynierii materiałowej, techniki jądrowej, wysokich ciśnień czy też paleobiologii, tworząc szeroki przekrój tematów badawczych. Celem działania Krajowego Konsorcjum jest zapewnienie efektywnego wykorzystania dostępu do źródła ESRF poprzez prowadzenie działalności informacyjnej i szkoleniowej o warunkach dostępu do źródła.

Należy podkreślić, że o czas pomiarowy mogą występować wszyscy naukowcy z afiliacją polskich instytucji naukowych, niezależnie od tego czy dana jednostka przystąpiła do Krajowego Konsorcjum.

W roku 2021 w ramach programu Ministerstwa Edukacji i Nauki „Wsparcie udziału polskich zespołów naukowych w międzynarodowych projektach infrastruktury badawczej”, IF PAN w imieniu Krajowego Konsorcjum uzyskał grant pt. „Polski wkład do Europejskiego Centrum Promieniowania Synchrotronowego” (UMOWA Nr 2021/WK/11). Grant ten pozwała na opłacenie 1% wkładu do budżetu ESRF. Ponadto, oferuje dofinansowanie uczestnictwa w konferencjach dla naukowców z polską afiliacją prezentujących wyniki badań przeprowadzonych w ESRF.

Wyniki badań prezentowane na konferencjach czy publikowane w czasopismach naukowych muszą zawierać podziękowania do grantu MNiSW finansującego dostęp Polski do ESRF. Przykładowa formuła: The access to the ESRF was financed by the Polish Ministry of Science and Higher Education, dec. no. 2021/WK/11.