19.03.2018

Individuelle Kreise im Beschleuniger

Erfolgreicher Test des Twin-Orbit-Modus am BESSY-Speicherring.

Die erste „Twin Orbit Nutzertestwoche” im Februar 2018 war ein großer Erfolg und verdeutlicht, dass der Modus bei weiterer Entwicklung zukünftig regel­mäßig im Nutzer­betrieb angeboten werden könnte. Im Twin-Orbit-Modus kreisen Elektronen­pakete auf zwei unterschiedlichen Umlauf­bahnen, ohne sich zu stören. Der Vorteil: So lassen sich ganz unterschiedliche Anforderungen der Messgäste an die Zeitstruktur der Photonen­pulse gleichzeitig erfüllen. Außerdem bietet der Twin Orbit Modus eine elegante Möglichkeit, beim Upgrade auf BESSY VSR lange und kurze Lichtpulse zu trennen.

Abb.: Abbild des Strahlungsquellpunkts an einem Dipolmagneten im Twin Orbit Modus. Der zweite Orbit schließt sich nach drei Umläufen und windet sich um den Standardorbit im Zentrum. (Bild: HZB)

Um die beiden unterschiedlichen Umlauf­bahnen zu erzeugen, mussten sich die Physiker vom HZB-Institut für Beschleuniger­physik intensiv mit nicht­linearen Effekten bei der Strahl­dynamik auseinandersetzen und diese sehr geschickt manipulieren, um Instabilitäten zu vermeiden. Der Elektronen­strahl besteht aus einzelnen Elektronen­paketen, die in bestimmten zeitlichen Abständen aufeinander folgen. Jede der zwei Umlauf­bahnen kann weitgehend unabhängig voneinander mit solchen Elektronen­paketen gefüllt werden. Dadurch lassen sich an den Messplätzen entweder dichte Abfolgen von Licht­pulsen zur Verfügung stellen oder – ganz im Gegenteil – zeitlich voneinander sehr weit getrennte Licht­pulse. So können gleich­zeitig unter­schiedliche Nutzer­experimente mit dem passenden Licht beliefert werden.

Es ist ein spannender, aber auch langer Weg zu einem echten Nutzer­betriebs­modus, insbesondere wenn die Arbeiten an der Maschine den Nutzer­betrieb nicht stören dürfen. Die ersten Untersuchungen zu diesem Betriebs­modus begannen 2015 an der Metrology Light Source (MLS), einem kompaktem Speicher­ring der Physikalisch Technischen Bundes­anstalt (PTB), und resultierten dort in einem ersten Nutzer­experiment. Parallel wurden die ersten Experimente zu diesem Betriebs­modus von einem Team aus Beschleuniger­physikern und Strahl­rohr­betreuern während der Wartungs­phasen an BESSY II durchgeführt.

2017 gelang, den Twin Orbit Modus über Nacht mit TopUp-Injektion stabil zu halten, so dass die erste Test­woche im Nutzer­betrieb für Februar angesetzt werden konnte. Während der ganzen Test­woche gab es keine Ausfälle und Einbußen bei der Strahl­stabilität und die Bedingungen waren mit einer Verfügbarkeit von mehr als 99 Prozent vergleichbar gut wie beim Standard-Nutzer­betrieb.

„Es gibt immer noch viel zu tun, aber wir haben mit dieser Test­woche gezeigt, dass es möglich ist, den Twin-Orbit-Modus im Nutzer­betrieb anzubieten. Und auch für unser Zukunfts­projekt BESSY VSR kann der Twin Orbit Modus eine elegante Möglichkeit bieten, lange und kürzere Licht­pulse voneinander zu trennen”, erklärt Andreas Jankowiak, der das HZB-Institut für Beschleuniger­physik leitet.

HZB / DE

Sonderhefte

Physics' Best und Best of
Sonderausgaben

Physics' Best und Best of

Die Sonder­ausgaben präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Weiterbildung

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie
TUM INSTITUTE FOR LIFELONG LEARNING

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie

Vom eintägigen Überblickskurs bis hin zum Deep Dive in die Technologie: für Fach- & Führungskräfte unterschiedlichster Branchen.

Meist gelesen

Themen