Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hochleistungslaser für ultraviolettes Licht

19.09.2001


Kürzlich gelang es einem internationalen Wissenschaftlerteam beim Forschungszentrum DESY, die maximale Lichtverstärkung an einem "Freie-Elektronen-Laser" (FEL) für ultraviolette Strahlung zu erreichen. Der Elektronenlaser erreicht eine Lichtverstärkung von 10 Millionen - das entspricht der theoretisch erwarteten Höchstleistung für eine solche Anlage und einem neuen Weltrekord: Gegenüber den besten bisherigen Lichtquellen, die im Bereich der extrem harten ultravioletten Strahlung für die Forschung zur Verfügung stehen, hat der neue Laser eine tausendfach höhere Spitzenleuchtstärke.


Der Freie-Elektronen-Laser bei DESY erzeugt ultraviolettes Laserlicht mit Wellenlängen zwischen 80 und 180 Nanometern (Millionstel Millimetern), das sind die kürzesten Wellenlängen, die je ein FEL erzeugt hat. Die maximale Lichtverstärkung ("Sättigung") gelang bei einer Wellenlänge von 98 Nanometern. Der Forschung wird damit eine neue, extrem leistungsfähige Lichtquelle zur Verfügung gestellt. Außerdem ist dieser Nachweis ein entscheidender Meilenstein auf dem Weg zu einem Röntgenlaser, der derzeitig im Rahmen des TESLA-Projekts in internationaler Zusammenarbeit beim Forschungszentrum DESY in Hamburg entwickelt und geplant wird.

Die spektakulären Ergebnisse wurden mit einem Freie-Elektronen-Laser erzielt, der zurzeit an einer Testanlage für TESLA bei DESY betrieben wird. Dabei wird das intensive Laserlicht nach einem neuartigen Prinzip erzeugt: Elektronen werden in einem supraleitenden Teilchenbeschleuniger auf hohe Energien gebracht, fliegen anschließend im Slalomkurs durch eine besondere Magnetanordnung und senden dabei laserartig gebündelte Strahlung aus. Der Verstärkertrick: Die Elektronen und die Strahlungsblitze beeinflussen einander auf ihrem Weg durch die 15 m lange Magnetstruktur - und zwar so, dass die zu winzigen Päckchen gebündelten Elektronen immer dichter zusammengedrängt werden und immer intensiver strahlen - ein sich selbst verstärkender Effekt. Er wiederholt sich so oft, bis sämtliche Elektronen im Gleichtakt schwingen. Das von ihnen ausgesandte Licht überlagert sich zu extrem intensiven Laserblitzen. Dies ist das SASE-Prinzip - "Self-Amplified Spontaneous Emission", die selbstverstärkte spontane Emission. Das Besondere am SASE-Prinzip ist, dass es im Gegensatz zu herkömmlichen Lasern nicht auf bestimmte Wellenlängen beschränkt ist. Die Beschleunigung der Elektronen muss nur entsprechend der gewünschten Wellenlänge eingestellt werden. An dem Freie-Elektronen-Laser bei DESY hat sich nun erstmalig gezeigt, dass dieser selbstverstärkende Effekt auch tatsächlich zu der theoretisch berechneten millionenfachen Lichtverstärkung im Ultravioletten führt. Dass das Prinzip für sichtbares Licht mit ähnlich hohen Verstärkungsfaktoren funktioniert, hatten Institute in den USA bereits im letzen Jahr gezeigt. Bei DESY haben jetzt die ersten Wissenschaftlergruppen damit begonnen, die konkurrenzlose Lichtquelle für ihre Forschung zu verwenden. Dazu DESY-Forschungsdirektor Prof. Jochen Schneider: "Verglichen mit den besten Synchrotronstrahlungsquellen, an denen wir heute unsere Forschungsarbeiten durchführen, ist unser Freie-Elektronen-Laser millionenfach besser".


In etwa einem Jahr wird die derzeitige Testanlage zu einem 300 Meter langen Freie-Elektronen-Laser für Wellenlängen bis hinunter zu sechs Nanometern ausgebaut, dem Bereich der "weichen" Röntgenstrahlung. Diese einzigartige Lichtquelle wird dann Wissenschaftlern aus aller Welt für ihre Experimente zur Verfügung stehen. Gleichzeitig dient sie als Pilotanlage für das Zukunftsprojekt TESLA, bei dem die neuartige SASE-Technologie zur Erzeugung noch kleinerer Wellenlängen genutzt werden soll.

TESLA steht für TeV-Energy Superconducting Linear Accelerator, also supraleitender linearer Beschleuniger für Tera-Elektronenvolt-Energien. Dahinter verbirgt sich ein 33 Kilometer langer, in internationaler Zusammenarbeit entwickelter Linearbeschleuniger, in dem Elektronen auf ihre Antiteilchen, die Positronen, stoßen sollen. Das Besondere an der neuen Anlage: Ein Beschleuniger ermöglicht Teilchenkollisionen mit höchster Energie und dient gleichzeitig als Quelle für intensive und extrem kurze Röntgenblitze mit Lasereigenschaften. Die TESLA-Röntgenlaser eröffnen neue Forschungsperspektiven für ganz verschiedene Fachgebiete - von der Physik über die Chemie, Biologie und Materialforschung bis hin zur Medizin. Mit einer Entscheidung über das TESLA-Projekt wird ab Sommer 2002 gerechnet. TESLA soll als internationales Zentrum gegründet und betrieben werden. Nach seiner Genehmigung und dem Ablauf des Planfeststellungsverfahrens könnte TESLA nach etwa achtjähriger Bauzeit den Betrieb Anfang des nächsten Jahrzehnts aufnehmen.


Petra Folkerts | idw
Weitere Informationen:
http://www.desy.de/presse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geräteschutzschalter erfüllt NEC Class 2
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Elektronikgehäuse für Anzeigeeinheiten
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten