European XFEL geht in die Betriebsphase

  • 05. July 2017

Erste Experimente haben bereits begonnen – Nutzerbetrieb zu wissen­schaft­lichen Forschungs­zwecken startet im September.

Für den weltgrößten Röntgenlaser European XFEL beginnt die Betriebs­phase. In den letzten Wochen wurden die für die Nutzung des Forschungs­poten­zials der Anlage erforder­lichen Para­meter für den Röntgen­strahl erreicht und in den Experi­mentier­hütten genügend Technik und Instru­mente installiert, um mit der Forschung beginnen zu können. Das stellte der European XFEL Council, das oberste Leitungs­organ der Ein­richtung, auf seiner Sitzung am 30. Juni fest und gab damit die Nutzung von für die Betriebs­phase vorge­sehenen Budget­mitteln frei. Der Röntgen­laser produ­ziert extrem helle und ultra­kurze Licht­blitze, die mit Hilfe spezieller Experi­mentier­stationen völlig neue Ein­blicke in atomare Details und in schnelle Prozesse im Nano­kosmos ermög­lichen. Erste Experi­mente sind nun möglich und haben in Zusammen­hang mit der Inbetrieb­nahme bereits begonnen. Der Nutzer­betrieb zu wissen­schaft­lichen Forschungs­zwecken soll im September starten.

XFEL-Experiment

Abb.: Das Beugungsmuster (links), aufgenommen am Instru­ment SPB/SFX des European XFEL, entsteht wenn das Röntgen­licht durch eine etwa einen Milli­meter große quadra­tische Blende geleitet wird. Das gleich­mäßige, netz­artige Muster zeigt die hohe laser­artige Qualität des Licht­strahls an. Das erste Test-Experi­ment am European XFEL zur Inbetrieb­nahme der Instru­mente zeigt Silizium­pulver im Röntgen­licht (rechts; Bild: European XFEL).

Martin Meedom Nielsen, Vorsitzender des European XFEL Council, erklärte: „Die Mitglieds­länder freuen sich sehr über die großen Fort­schritte, die es nun ermög­lichen, die Betriebs­phase dieser welt­weit führenden Einrich­tung zur Forschung mit Röntgen­strahlen starten zu können. Die inter­natio­nale Nutzer­gemein­schaft, die sich intensiv auf weg­weisende neue Experi­mente vorbe­reitet, hat diesen großen Meilen­stein mit Spannung erwartet. Ich möchte Manage­ment und Mitar­beitern von European XFEL ebenso wie dem von DESY geführten Beschleu­niger-Konsor­tium meine Aner­kennung für den Einsatz und ihre harte Arbeit aus­sprechen, die diesen Erfolg möglich gemacht haben.“ Und European XFEL-Geschäfts­führer Robert Feiden­hans’l ergänzt: „Wir haben gemein­sam mit unserem Partner DESY seit der Erzeu­gung des ersten Laser­lichts Anfang Mai weitere große Fort­schritte gemacht. Es freut uns sehr, dass die Voraus­setzungen erfüllt sind, um mit der Forschung am Röntgen­laser zu beginnen.“

Voraussetzung für den Übergang in die Betriebsphase ist, dass die Ein­rich­tung eine Reihe von vorab festge­legten tech­nischen Bedin­gungen erfüllt. Dazu zählt, dass die Pulse des Röntgen­lasers bei einer Wellen­länge von maximal 0,2 Nano­metern die für Röntgen­laser typische hohe Inten­sität haben und stabil bleiben. Darüber hinaus müssen die beiden Instru­mente der zuerst fertig­gestell­ten Beam­line soweit ausge­stattet sein, dass wissen­schaft­liche Experi­mente möglich sind.

Zu den seit der Erzeugung des ersten Laserlichts Anfang Mai erzielten Fort­schritten zählen unter anderem die Erzeu­gung von kurz­welligem harten Röntgen­licht, die erfolg­reiche Weiter­leitung des Strahls über Spezial­spiegel bis in die Experi­mentier­hütten und die Inbetrieb­nahme einer Reihe von hoch­spezia­li­sierten Geräten für die Messung der Röntgen­strahl-Eigen­schaften. Am 23. Juni konnte der Strahl erst­mals in die Experi­mentier­hütten geleitet werden. Wissen­schaft­­lerinnen und Wissen­schaftler von European XFEL begannen darauf­hin unver­züg­lich mit ersten Charak­teri­sie­rungen des Strahls und Test-Experi­menten für die Inbetrieb­nahme der Instru­mente.

Mit Wellenlängen von zunächst 0,2 Nanometern und ausreichender Leucht­stärke ermög­lichen die Röntgen­blitze jetzt Auf­nahmen mit atomarer Auf­lösung. An zwei Experi­mentier­stationen, dem Instru­ment FXE (Femto­second X-ray Experi­ments) für die Erfor­schung sehr schneller Prozesse und dem Instru­ment SPB/SFX (Single Particles, Clusters, and Bio­molecules / Serial Femto­second Crystallo­graphy) für die Unter­suchung von Bio­molekülen und biolo­gischer Struk­turen, können jetzt erste Experi­mente durch­geführt werden.

Am 1. September wird die internationale Einrichtung offiziell eröffnet. Die wissen­schaft­lichen Nutzer werden in den darauf folgenden Wochen erwartet. Inter­natio­nale Experten­gremien haben in den vergan­genen Wochen die in der ersten Bewerbungs­runde um Strahl­zeit einge­reichten Anträge begut­achtet. In Kürze wird European XFEL bekannt geben, welche Vorschläge berück­sichtigt werden können.

European XFEL wird den Aufbau von zwei weiteren röntgen­licht­erzeu­genden Systemen (Undula­toren), der zuge­hörigen Strahl­führungen in die Experi­mentier­halle und von vier weiteren Experi­mentier­stationen weiter voran­treiben. Gleich­zeitig soll die durch­schnitt­liche Strahl­inten­sität des Röntgen­laser­lichts weiter steigen und die Puls­rate schritt­weise das Ziel von 27.000 Licht­blitzen pro Sekunde erreichen, die den European XFEL weltweit einzig­artig machen werden.

XFEL / RK

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