Startschuss für neue Lichtquelle am Röntgenlaser XFEL

  • 03. June 2013

Freie-Elektronen-Laser XFEL soll mit Lichtblitzen eines leistungsstarken Lasersystems gekoppelt werden.

Brillantes Röntgenlicht ist gefragt – in den unterschiedlichsten wissenschaftlichen Bereichen. Es gestattet immer tiefere Einblicke in die Struktur von Materialien, Zellen, Molekülen und Atomen sowie von extrem kurzen biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen. Deshalb entstehen weltweit neue Röntgenlicht-Quellen wie der europäische Röntgenlaser XFEL in Hamburg. Dessen Röntgenstrahlung soll zukünftig mit dem Licht eines Hochleistungslasers kombiniert werden. Die Teilnehmer des „Kick Off Meeting for the Helmholtz International Beamline for Extreme Fields (HIBEF) at the European XFEL” wollen vom 3. bis 5. Juni 2013 das Nutzerkonsortium für die HIBEF-Station etablieren sowie das wissenschaftliche Programm diskutieren.

Experimentierkammer wird das Licht des Hochleistungslasers DRACO auf den Elektronenstrahl des ELBE-Beschleunigers gerichtet

Abb.: In der Experimentierkammer wird das Licht des Hochleistungslasers DRACO auf den Elektronenstrahl des ELBE-Beschleunigers gerichtet, dabei resultiert brillante Röntgenstrahlung. (Bild: HZDR/Frank Bierstedt)

„Das erlaubt uns eine Wissenschaft und Experimente, die bisher nicht realisierbar waren“, sagt Thomas Cowan vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, der das internationale Nutzerkonsortium zum Aufbau der HIBEF-Station leitet. So lassen sich bestimmte strukturbiologische oder geophysikalische Vorgänge nur untersuchen, indem man sie mit intensivem Laserlicht anregt und unmittelbar danach unter heller Röntgenstrahlung untersucht. Aber auch Studien, wie sich das Vakuum in starken Feldern verhält, oder die Untersuchung von Materie unter extremen Bedingungen soll der geplante Experimentierplatz ermöglichen.

„Die Experimente am XFEL, also auch an HIBEF, werden sehr begehrt und teuer sein. Wir haben deshalb schon vor zwei Jahren damit angefangen, sie experimentell im HZDR vorzubereiten", so Cowan. An der Dresdner Röntgenquelle PHOENIX (PHOton Electron collider for Narrow bandwidth Intense X-rays) ist es den Wissenschaftlern um Cowan gelungen, einen beschleunigergetriebenen Elektronenstrahl mit dem intensiven Licht eines Hochleistungslasers zu koppeln. „Unser DRACO-Laser hat nur eine Grundfläche von etwa 100 Quadratmetern. Damit ist er im Vergleich zum XFEL wirklich sehr klein. Diese Kompaktheit ist jedoch ein Riesenvorteil, denn nur so können wir einen ähnlichen Laser am XFEL mit vertretbarem Aufwand unterbringen.“

Die neue HIBEF-Station soll 2018 am europäischen Röntgenlaser XFEL den Betrieb aufnehmen. Neben den Partnern DESY und HZDR tragen die GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, das Helmholtz-Institut Jena und einige Institute der Max-Planck-Gesellschaft zu dem wissenschaftlich anspruchsvollen Projekt bei.

HZDR / CT

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