Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Europaweites Projekt zur Entwicklung moderner Freie-Elektronen-Laser

18.01.2005


BESSY koordiniert Forschung an supraleitenden Beschleunigereinheiten


Der bei BESSY aufgebaute Teststand HoBiCaT, in dem u.a. untersucht wird, wie sich die bei DESY entwickelten supraleitenden TESLA-Cavities bei ihrer Betriebstemperatur von -271°C verhalten. Diese Cavities (Hohlraumresonatoren) sind wichtige Elemente moderner FEL. © BESSY / Schurian



Die Europäische Kommission fördert mit neun Millionen Euro unter dem Titel "EUROFEL" Voruntersuchungen zum Bau von Freie-Elektronen-Lasern. Das Projekt startet derzeit unter der Beteiligung von 16 führenden Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Italien und Schweden. Die Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (BESSY) koordiniert eines von sechs Teilprojekten, in dem es um Untersuchungen an supraleitenden Beschleunigereinheiten geht. Das Fördervolumen dafür beträgt 1,3 Millionen Euro. Die Gesamtkoordination von "EUROFEL" liegt bei DESY in Hamburg.



In fünf europäischen Ländern wird derzeit der Bau von Freie-Elektronen-Lasern (FEL) geplant, um Europa weiterhin eine führende Position in naturwissenschaftlicher Forschung und Entwicklung zu sichern. Diese komplexen Anlagen werden ultrakurze Lichtpulse im UV- und Röntgenbereich mit laserähnlichen Eigenschaften erzeugen und sind unverzichtbar für die Aufklärung grundlegender Prozesse in Physik, Chemie und Biologie.

Die neusten Designkonzepte für besonders effiziente und vielseitige FEL erfordern allerdings noch theoretische und experimentelle Studien, in denen die benötigten Komponenten optimiert und getestet und die erforderlichen Prozesse aufeinander abgestimmt werden müssen. Um diese Voruntersuchungen geht es bei "EUROFEL".

Grob vereinfacht wird bei einem FEL zunächst ein Elektronenstrahl in einem Linearbeschleuniger auf nahezu Lichtgeschwindigkeit gebracht und durchläuft dann einen Undulator. Undulatoren bestehen aus einer Abfolge von Dipolmagneten, die ein alternierendes Magnetfeld erzeugen, das die Elektronen auf eine wellenförmige Bahn zwingt. Dabei strahlen sie Licht ab. Bei der richtigen Wahl aller Parameter werden die Elektronen veranlasst, im "Gleichtakt" - d.h. kohärent - Licht extrem hoher Intensität in einem sehr schmalen Wellenband auszusenden. Um diesen Prozess genau regeln zu können, wird parallel zu den Elektronen ein nur wenige Femtosekunden langer Laserpuls eingestrahlt (eine Femtosekunde ist der millionste Teil einer Milliardstel Sekunde).
Im Einzelnen werden an jede Komponente des FEL - angefangen von der Einheit, die den Elektronenstrahl erzeugt, bis hin zu der Synchronisation aller Systeme mit einer Genauigkeit von 100 Femtosekunden - extreme Anforderungen gestellt. In dem von BESSY geleiteten Teilprojekt geht es vor allem um die Optimierung der supraleitenden Hohlraumresonatoren, (wie der TESLA Cavities) in denen die Elektronen erzeugt bzw. beschleunigt werden. Diese Cavities sind röhrenförmige Strukturen aus dem supraleitenden Metall Niob. Damit die Elektronen nahezu Lichtgeschwindigkeit erreichen, müssen sie zahlreiche hintereinander gekoppelte Hohlraumresonatoren durchlaufen, in die über Mikrowellensender ein hochfrequentes Wechselfeld eingespeist wird. Um die für die Beschleunigung erforderlichen Felder zu erzeugen, ist normalerweise eine Leistung von vielen Kilowatt nötig. Gekühlt mit flüssigem Helium sinkt die Temperatur der Cavities aber auf dicht über den absoluten Nullpunkt, wo sie supraleitend werden und die benötigte Leistung sich um Größenordnungen reduziert. Untersucht werden in dem Teilprojekt z.B. wie die Felder in den Hohlraumresonatoren genau eingestellt werden können oder Fragen, die die Kopplung zwischen den Sendern und den Cavities betreffen.

Als einer von sieben Einrichtungen in Europa, die den Bau eines FEL planen, kommen BESSY die Ergebnisse aus "EUROFEL" direkt selbst zugute. Der von BESSY konzipierte Freie-Elektronen-Laser soll quasi-kontinuierliche (einige zehntausend ultrakurze Pulse pro Sekunde) kohärente Strahlung im UV- und weichen Röntgenbereich liefern und wäre damit komplementär zu dem von DESY geplanten XFEL, der im harten Röntgenbereich arbeiten und zehn Pulse pro Sekunde liefern wird. Das technische Konzept des BESSY-FEL wird derzeit vom Wissenschaftsrat begutachtet.

Die BESSY GmbH ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 80 außeruniversitären Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Sie arbeiten nachfrageorientiert und interdisziplinär, sind von überregionaler Bedeutung und werden von Bund und Ländern gemeinsam gefördert.

Ansprechpartner: Dr. Jens Knobloch, Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung, (030) 6392-4883, jens.knobloch@bessy.de

Dr. Markus Sauerborn | idw
Weitere Informationen:
http://www.bessy.de/
http://www.desy.de/html/aktuelles/xfel_EU_FEL_TeV.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Internationales Forscherteam entdeckt kohärenten Lichtverstärkungsprozess in Laser-angeregtem Glas
25.09.2017 | Universität Kassel

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops