Els acceleradors del Sincrotró ALBA tenen electroimants que serveixen per guiar i enfocar els feixos d'electrons al llarg de la seva trajectòria.

Sota la influència dels camps magnètics, els electrons segueixen la força de Lorentz:

A l'ALBA s'utilitzen quatre tipus diferents d'imants:

• Imants dipolars: són electroimants típics amb un nucli de ferro, en forma de C o H, i dues bobines al seu voltant. Els imants dipolars s'utilitzen per desviar els electrons a les línies de transferència i també per corregir l'òrbita.
• Imants quadrupolars: com el seu nom indica, tenen quatre pols magnètics i, per tant, quatre bobines. El camp magnètic creat per un quadrupol augmenta linealment amb la distància des del centre. S'utilitzen per focalitzar els electrons i transportar-los a través de llargues distàncies, com pot ser un feix d'electrons que circuli a l'interior de l'anell d'emmagatzematge de l'ALBA.
• Imants sextupolars: tenen sis pols i s'utilitzen per corregir aberracions cromàtiques en el feix d'electrons. El camp magnètic augmenta quadràticament amb la distància des del centre.

A la taula detallem els imants utilitzats a l'ALBA. Cal tenir en compte que les diferents unitats del camp magnètic indiquen que es produeixen diferents tipus de camps.

Detalls de construcció

El nucli de ferro dels imants està fabricat amb planxes d'acer (de 0,5 a 1 mm de gruix), que han estat tallades amb gran precisió seguint el contorn polar adequat, després s'enganxen entre si formant el nucli. La precisió del tall és de +/- 15 µm. Per als imants de funció combinada de l'anell d'emmagatzematge s'ha dut a terme un mecanitzat addicional dels pols.

Les bobines s'han construït a partir de conductor de coure foradat per on circula aigua desmineralitzada que es fa servir com a refrigerant. Les densitats de corrent són de l'ordre de 5 A/mm².

La potència dissipada pels imants dels acceleradors de l'ALBA durant el seu funcionament normal és aproximadament d'1 MW.

A l’ALBA, la seqüència d’injecció, des del LINAC fins a l’anell d’emmagatzematge, es realitza cada 20 minuts durant l’operació de top-up per mantenir un corrent de feix constant pels usuaris de les línies de llum, normalment amb una eficiència estable superior al 90%. En una sola seqüència injectem un tren de 40 paquets d’electrons que arribaran a les cel·les RF (buckets) objectiu presents a l’anell d’emmagatzematge, per això s’utilitza un sistema de sincronització i temporització extremadament precís.

Aquest esquema d’injecció és un dels més utilitzats en fonts de llum de tercera generació gràcies a la seva fiabilitat, els graus de llibertat en la sintonització del bump, l’alta eficiència d’injecció i la transparència per als usuaris quan està optimitzat per a l’operació.

La solució és construir sistemes magnètics especials que fan que la corba d'electrons tingui un radi específic – depenent de l'aplicació – per produir la llum requerida. Aquests sistemes s'anomenen dispositius d'inserció, ja que s'han instal·lat, de fet, s'insereixen, en les seccions rectes de l'anell d'emmagatzematge.

Els dispositius d'inserció estan realitzats amb dues matrius magnètiques col·locades de manera que la trajectòria dels electrons fa una oscil·lació. En general hi ha una matriu magnètica superior i una altra inferior, amb els pols oposats col·locats els uns davant els altres. Per tal d'obtenir una oscil·lació dels electrons longitudinalment, cada parell d'imants es mostra al llarg d'un eix longitudinal seguint un patró alternatiu. Quan passen a través de cada parell magnètic – anomenat semiperíode – els electrons serpentegen i emeten llum d'acord amb la corba seguida.

Hi ha dos tipus principals de dispositius d'inserció:

Per canviar l'energia de la llum emesa hem de modificar el camp magnètic produït pels dispositius d'inserció. Quan la matriu magnètica és de bobines, això s'aconsegueix variant el corrent circulant i, quan està feta d'imants permanents, separant mecànicament les matrius superior i inferior.

ALBA té sis línies de llum amb dispositius d'inserció: XALOC, NCD-SWEET, CIRCE, BOREAS, CLÆSS i MSPD.

La llum del sincrotró la produeixen els electrons que circulen i s'emet tangencialment per la corba que segueixen. En el cas dels imants corbadors, la llum és tangencial en l'arc definit pels electrons, mentre que en els dispositius d'inserció s'emet al llarg de l'eix d'oscil·lació.

En els dos casos, la cambra de buit, en la qual hi ha els electrons, té una obertura que permet l'extracció de la llum. L'obertura està unida a un tub de buit recte que acobla l'accelerador amb la línia de llum.

El tub de buit es diu obturador de línia (front end) perquè està situat al final de l'accelerador i arriba fins a la part frontal de la cabina de la línia de llum. L'obturador de línia comença a la cambra de buit de l'accelerador i acaba just després de passar la paret del túnel del búnquer a través d'una finestra especial.

Al llarg d'aquest tub de buit hi ha alguns equips específics que condicionen el feix de llum: les màscares, les escletxes i l'obturador de fotons.

• MÀSCARES: en funció de l'aplicació de la llum generada pel sincrotró, de vegades no s'utilitza tot el ventilador emergent. En aquests casos, s'usa una màscara fixa per detectar la part de la llum que mai s'utilitzarà dins de la cabina. Les màscares es col·loquen en el capçal frontal perquè la projecció de raigs X produeix una petita radiació que és millor mantenir a l'interior del túnel.
• ESCLETXES: depenent de les mostres de cada experiment es necessita regular la intensitat del feix de llum amb escletxes mòbils especials, que absorbeixen una gran quantitat de calor i conserven la posició i la configuració.
• OBTURADOR DE FOTONS: serveix per controlar l'obertura i el tancament de la il·luminació de la mostra.

A més dels elements òptics, el capçal frontal també s'utilitza per a la instal·lació de dos sistemes de seguretat importants:

• OBTURADOR DE RADIACIÓ: està connectat a la cabina experimental a través d'un sistema d'enclavament dissenyat per evitar l'exposició de radiació a qualsevol usuari a les cabines. Els usuaris només poden entrar i treballar a l'interior de les cabines quan aquest dispositiu obstrueix la llum.
• UNITAT D'ACTIVACIÓ DE BUIT: està vinculada a una vàlvula de tancament ràpid per aïllar el buit a l'accelerador en el cas que es trenqui a la cabina experimental. Aquesta situació pot succeir per un mal funcionament o modificacions dels elements experimentals.

Finalment, comentar que els capçals frontals també estan equipats amb un monitor de posició de feix de raigs X (XBPM) per mesurar la posició de la llum emesa i utilitzar aquesta informació en l'alineació de l'accelerador amb l'experiment que es dugui a terme.