Upgrade für die SLS

Für das große Upgradeprojekt der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS am PSI wird die Anlage vorübergehend abgeschaltet. 2025 geht sie wieder in Betrieb und wird dann für zukunftsweisende wissenschaftliche Experimente noch intensiveres Röntgenlicht liefern als bisher.

Am Samstagmorgen, dem 30. September, um 8 Uhr wurde die Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS, eine der fünf Großforschungsanlagen des PSI, heruntergefahren. Für etwas mehr als ein Jahr bleibt die SLS für die Forschung außer Betrieb, während die Anlage ein umfassendes Upgrade erhält: Das Umbauprojekt „SLS 2.0“ läuft.

Die SLS ist die einzige Synchrotron-Forschungsanlage der Schweiz. Hier wird hochintensives Röntgenlicht für wissenschaftliche Experimente unter anderem in den Gebieten Physik, Materialwissenschaften, Chemie, Biologie und Medizin genutzt. Seit die SLS 2001 in Betrieb ging, fanden an der Anlage rund 22.500 Experimente statt. Zudem reisten in diesen 22 Jahren rund 53.000 Mal externe Forscher an, um hier ihre Untersuchungen durchzuführen.

Zweck des aktuellen Umbaus ist es, die hochkarätige Anlage für die wissenschaftlichen Fragestellungen der kommenden Jahrzehnte auf den neuesten Stand zu bringen. Die Dichte der Röntgenstrahlung wird durch das Upgrade stark erhöht: Das Röntgenlicht wird noch heller und sein Strahlverlauf wird auf einen noch kleineren Durchmesser gebündelt. Entsprechend werden an der SLS zukünftig mehr Proben in derselben Zeit untersucht werden können, beziehungsweise werden in derselben Zeit mehr wissenschaftliche Daten produziert. In vielen Fällen steigt dabei die Quantität um den Faktor vierzig. Zusätzlich werden Forscher größere Bereiche einer Probe abbilden können. In anderen Experimenten wird die Auflösung der Bilder erhöht, sodass sich künftig beispielsweise im Nanobereich noch kleinere Strukturen als bislang untersuchen lassen.

Das Upgrade wird vor allem den 288 Meter langen Elektronenspeicherring betreffen. Er wird eine neue Vakuumröhre erhalten sowie rund eintausend neue, komplexe Magnete, die die Elektronen hochpräzise auf einer dann verbesserten Kreisbahn halten. Im Betrieb senden die auf knapp Lichtgeschwindigkeit beschleunigten Elektronen besonderes Röntgenlicht aus, die Synchrotronstrahlung. Diese wird an rund zwanzig Strahllinien rund um den Ring für wissenschaftliche Untersuchungen genutzt.

Mehrere neue Strahllinien werden ebenfalls im Zuge des Upgrades aufgebaut, darunter die zukünftige Debye-Beamline. An dieser werden Forscher Materialien und Systeme, die zur Energiewende beitragen können, hochgenau und unter realistischen Betriebsbedingungen untersuchen können – beispielsweise Katalysatoren und Batterien.

Andere Experimentierplätze der SLS sind ideal geeignet, um die elektronischen oder magnetischen Eigenschaften von Materialien zu untersuchen, die für die nächste Generation elektronischer Geräte nützlich sein können, oder um zerstörungsfrei 3-D-Aufnahmen mit einer Auflösung von wenigen Nanometern zu machen. An wieder anderen Strahllinien werden Proteine erforscht, die Bausteine des Lebens, deren genaue Kenntnis dabei hilft, neue medizinische Wirkstoffe zu entwickeln.

Hans Braun ist Leiter des Upgradeprojekts SLS 2.0. „Die SLS ist nicht nur von außen gut sichtbar, sondern auch eine wissenschaftlich extrem erfolgreiche Anlage des PSI, die jetzt komplett neu aufgebaut wird. Damit werden wir auch zukünftig an vorderster Front der Wissenschaft kompetitiv dabei sein können.“ Dieser Umbau sei nicht nur technisch sehr anspruchsvoll und komplex, sondern stehe auch unter großem Zeitdruck, so Braun weiter: „Während der jetzigen zentralen Phase der Umbauten muss die Forschung an der Anlage stillstehen. Entsprechend haben wir in der Planung alles dafür getan, diese Zeit so kurz wie möglich zu halten.“

Der Forschungsbetrieb an den Strahllinien wurde bereits am Montag, dem 25. September, eingestellt. Die Elektronenbeschleunigeranlage und der zugehörige Elektronenspeicherring liefen zu Testzwecken noch einige Tage länger. Mit dem Abschalten des Elektronenbeschleunigers geht die SLS nun in die „Dark Time“.

Diese wird nur 15 Monate dauern: Bereits im Januar 2025 wird die Elektronenbeschleunigeranlage wieder hochgefahren. Ab dann werden auch die Strahllinien stufenweise wieder ihren Betrieb aufnehmen. Erste wissenschaftliche Experimente sind für August 2025 geplant. 2026 soll der Wissenschaftsbetrieb wieder vollständig hergestellt sein.

„Die SLS wird von Forschern aus dem In- und Ausland und sowohl aus der akademischen Welt als auch aus der Industrie genutzt und geschätzt. Nach dem Upgrade steht ihnen die Anlage noch leistungsfähiger zur Verfügung“, so Christian Rüegg, Direktor des PSI. „Zudem werden unsere PSI-Forscher die Dark Time intensiv nutzen, um die Experimentierstationen technisch optimal an die zukünftigen Parameter der SLS anzupassen.“ Auch wenn die Experimente für eine Weile ruhen müssen: die Wissenschaft macht keine Pause.

PSI / DE