Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genauester Spiegel der Welt bei European XFEL in Hamburg eingetroffen

04.05.2016

Der vermutlich präziseste Spiegel der Welt ist bei European XFEL in der Metropolregion Hamburg eingetroffen. Der 95 Zentimeter lange Spiegel ist ein wichtiges Bauteil des Röntgenlasers, der 2017 in Betrieb gehen soll. Auf den ersten Blick sieht er einem normalen Spiegel durchaus ähnlich, ist jedoch extrem flach und glatt. Die größten Unebenheiten auf seiner Oberfläche haben eine Dimension von gerade einmal einem Nanometer, einem milliardstel Meter. Diese Präzision entspräche einer 40 Kilometer langen Straße, deren maximale Unebenheit gerade einmal so groß ist wie der Durchmesser eines Haars.

Der Röntgenspiegel ist der erste von mehreren, die an unterschiedlichen Stellen der Anlage zum Spiegeln und Filtern des Röntgenlaserstrahls eingebaut werden. Sie sind das Ergebnis eines langen Forschungs- und Entwicklungsprozesses, an dem Institute und Firmen in Japan, Frankreich, Italien und Deutschland beteiligt waren.


Ein European XFEL-Wissenschaftler prüft den neuen Röntgenspiegel.

Der European XFEL wird es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus aller Welt ermöglichen den Nanokosmos zu erforschen, darunter ultraschnelle chemische Reaktionen, komplexe Moleküle oder extreme Materiezustände.

Aufgebaut sind die 95 Zentimeter langen aber nur 5,2 Zentimeter hohen Spiegel aus einem einzigen Silizium-Kristall, den Partnerunternehmen in Frankreich und Italien hergestellt haben. Die größte Herausforderung bestand jedoch darin, den Spiegel auf Nanometer-Genauigkeit präzise zu polieren.

Das Optikunternehmen JTEC in Osaka, Japan, hat dafür rund ein Jahr lang eigens eine Methode entwickelt, bei denen sogar einzelne Lagen von Atomen durch ein strömendes Flüssigkeitsgemisch entfernt werden können.

Ein neues Gebäude war erforderlich, um die außergewöhnlichen Standards für den European XFEL zu erreichen, die es dem Unternehmen nun ermöglichen, auch andere Röntgenlaser-Forschungseinrichtungen wie den LCLS in Kalifornien oder SwissFEL in der Schweiz zu beliefern.

„Als wir begonnen haben uns mit dem Thema zu beschäftigen, haben wir schnell gemerkt, dass Spiegel mit dieser Präzision noch nirgends auf der Welt existieren“, erinnert sich Harald Sinn, der die Röntgenoptik-Gruppe am European XFEL leitet. „Nun haben wir den weltweit ersten Spiegel mit diesen herausragenden Eigenschaften.“

Die Spiegel müssen so präzise sein, um die Lasereigenschaften des European XFEL nicht negativ zu beeinflussen, denn diese sind eine Voraussetzung für scharfe Bilder mit atomarer Auflösung. Simulationen hatten zuvor gezeigt, dass jede Oberflächen-Abweichung von mehr als einem Nanometer die Qualität des Laserlichts negativ beeinflussen würde.

Einige Spiegel dieser Serie werden verwendet, um die Röntgenstrahlen von den unterirdischen Tunneln um einige Zehntelbruchteile von Grad präzise zu den einzelnen Instrumenten zu lenken, die in der ebenfalls unterirdischen Experimentierhalle aufgebaut werden. Dank der Spiegel ist ein paralleler Betrieb mehrerer Instrumente möglich, wodurch der European XFEL der Röntgenlaser mit der weltweit höchsten Kapazität wird. Ähnliche Spiegel fokussieren den Röntgenlaserstrahl auch in den Instrumenten selbst.

Der jetzt ausgelieferte Spiegel dient jedoch einem anderen Zweck: Er wird das erzeugte Röntgenlicht so filtern, dass nur Licht der gewünschten Wellenlängen bei den Experimenten zum Einsatz kommt. Licht kürzerer Wellenlängen, das in den lichterzeugenden Magnetstrukturen der Anlage, den Undulatoren, als unerwünschtes Nebenprodukt entsteht, kann den Spiegel passieren, ohne abgelenkt zu werden. Diese Strahlung wird hinter dem Spiegel von einem Absorber aus Borcarbid und Wolfram aufgefangen.

Der Spiegel wird im nächsten Schritt bei European XFEL und dem Helmholtz-Zentrum Berlin noch einmal genau vermessen und geprüft. Drei weitere Spiegel derselben Serie sollen im Mai und Juni in Hamburg eintreffen.

Weitere Informationen:

http://www.xfel.eu

Dr. Bernd Ebeling | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik
20.07.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics