Auf dem Weg zur hellsten Röntgenquelle der Welt
Installation der ersten Undulator-Segmente ist ein wichtiger Schritt zur Fertigstellung des European XFEL.
Die 35 Segmente des ersten von drei Röntgenstrahlung erzeugenden Systemen des European XFEL sind installiert. Sie sind die zentralen Bauteile der Undulatoren, die beim European XFEL Röntgenblitze erzeugen sollen, die milliardenfach heller sind als konventionelle Röntgenquellen. Die Undulatoren sind bis zu 210 Meter lang und werden in unterirdischen Tunneln montiert. Die von ihnen produzierten Röntgenblitze sind die Basis für revolutionäre wissenschaftliche Experimente. Die Wissenschaftler können mit ihnen neue Einblicke in den Nanokosmos gewinnen, für die es Anwendungen auf vielen wissenschaftlichen Gebieten gibt, darunter Biochemie, Astrophysik und Materialwissenschaften.
Abb.: Im Undulator werden die Elektronenpakete durch Strukturen mit periodisch angeordneten Magneten (grün und blau) gelenkt. Diese bringen die Elektronen auf einen engen Slalomkurs. Dabei senden sie Röntgenstrahlung aus, das sich immer weiter verstärkt. (Bild: European XFEL)
Die Installation der Undulator-Segmente ist ein wichtiger Schritt zur Fertigstellung des European XFEL, einer 3,4 Kilometer langen Röntgenlaser-Forschungsanlage, die bei Fertigstellung die hellste Röntgenquelle der Welt sein wird. Die neue Einrichtung ist außerdem eines der größten Forschungsprojekte in Europa und soll ab 2017 Forschern aus aller Welt zur Verfügung stehen.
„Mit der Montage der 35 Segmente des ersten Undulators haben wir einen sehr wichtigen Meilenstein im Bau unserer Forschungseinrichtung erreicht“, erklärt Massimo Altarelli, Geschäftsführer von European XFEL. Jedes der 35 Segmente ist 5 Meter lang und 7,5 Tonnen schwer. Es verfügt über zwei gegenüberliegende Träger für eine lange Reihe von Permanentmagneten mit abwechselnder Ausrichtung der Pole. Wenn beschleunigte Elektronen das von den Magneten erzeugte Feld passieren, entstehen ultrakurze Röntgenblitze. Weitere Bauteile zwischen benachbarten Segmenten sorgen für ein gleichmäßiges Magnetfeld zwischen den einzelnen Segmenten. Über ein Steuerungssystem können die Segmente und andere Komponenten der Undulatoren bewegt werden, um ein weites Spektrum von Röntgenstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen zu erzeugen.
Undulator-Systeme bestehen aus vielen Teilen, sie werden gemeinsam mit vielen Partnern im Rahmen einer internationalen Kooperation gebaut. Unter Federführung der Undulatorgruppe von European XFEL waren DESY und viele weitere Einrichtungen an der anspruchsvollen Produktion beteiligt, darunter Firmen und Forschungseinrichtungen aus Russland, Deutschland, der Schweiz, Italien, Slowenien oder Schweden. Elektromagnete für den Elektronenstrahl werden in mehreren Instituten in Russland gefertigt und in Schweden getestet. Messgeräte zur Temperaturkontrolle kommen vom Manne Siegbahn Institut in Schweden, weitere Bauteile und Kontrollsysteme vom Forschungszentrum CIEMAT in Spanien.
„Es war eine für alle Beteiligten sehr erfolgreiche Zusammenarbeit“, erklärt Joachim Pflüger, Leiter der Undulatorgruppe bei European XFEL. „Die Ressourcen und Erfahrung von DESY waren entscheidend für die Entwicklung der Undulator-Systeme, von der nun beide Seiten profitieren.“
Der erste fertiggestellte Undulator wird harte Röntgenstrahlung liefern, die für Experimente zur Untersuchung von Biomolekülen und anderen biologischen Proben sowie zur Beobachtung sehr schneller chemischer Reaktionen eingesetzt wird. Alle drei für die erste Betriebsphase vorgesehenen Undulatoren sollen noch in diesem Jahr fertig montiert und einsatzbereit sein.
XFEL / RK
