European XFEL: Unterschied zwischen den Versionen
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Der '''European XFEL''' ist eine | Der '''European XFEL''' ist eine internationale Röntgenlaser-Forschungseinrichtung in [[Hamburg]] und [[Schenefeld (Kreis Pinneberg)|Schenefeld]], an der zwölf Länder beteiligt sind und die eng mit dem Forschungszentrum [[DESY]] und weiteren internationalen Partnern zusammenarbeitet. '''XFEL''' steht für ''X-Ray Free-Electron Laser'', also [[Freie-Elektronen-Laser]] mit [[Röntgenstrahlung]].<ref>{{Internetquelle |url=http://www.xfel.eu/anlage/ueberblick/index_ger.html|titel=European XFEL - Überblick |zugriff=2018-02-11}}</ref> In der Anlage sind mittels Röntgenblitzen dreidimensionale Detailaufnahmen von Molekülen, Zellen, Viren und chemischen Reaktionen möglich. | ||
== Entstehung, Charakteristik, Umfang == | == Entstehung, Charakteristik, Umfang == | ||
Im Februar 2003 gab das Bundesministerium für Bildung und Forschung | Im Februar 2003 gab das [[Bundesministerium für Bildung und Forschung]] „grünes Licht“ für eine Röntgenlaser-Einrichtung, die als europäisches Projekt bei DESY verwirklicht werden soll. Der European XFEL ist eine 3,4 km lange Anlage, mit der Laserstrahlung mit Wellenlängen von 0,05 bis 4,7 [[Nanometer]]n (Röntgenstrahlung) erzeugt werden kann.<ref>[https://www.xfel.eu/anlage/ueberblick/zahlen_amp_fakten/index_ger.html European-XFEL-Webseite: Zahlen & Fakten] Abgerufen am 11. Februar 2018</ref><ref>{{Internetquelle |url=http://www.desy.de/forschung/anlagen__projekte/european_xfel/index_ger.html |titel=European XFEL |hrsg=DESY |zugriff=2018-02-11}}</ref> Die Tunnel reichen vom DESY-Gelände in Hamburg bis ins schleswig-holsteinische Schenefeld, wo sich der Forschungscampus mit einer unterirdischen Experimentierhalle befindet. Die Bauarbeiten für die größtenteils unterirdische Anlage dauerten von 2009 bis 2016.<ref>{{Toter Link | date= 2018-02-11 | url=http://www.xfel.eu/projekt/kalender/ | text=Baukalender}}</ref> Die feierliche Eröffnung mit Vertretern aus Politik und Wissenschaft fand im Oktober 2016 statt. Im Mai 2017 wurde der erste Röntgenlaserstrahl erzeugt,<ref>[http://orf.at/#/stories/2390032/ Erfolgreicher Test für weltgrößten Röntgenlaser] orf.at, 4. Mai 2017, abgerufen 11. Februar 2018.</ref> Anfang September 2017 wurde die Anlage offiziell eingeweiht und der Forschungsbetrieb begonnen.<ref>{{Internetquelle|url=https://www.xfel.eu/aktuelles/news/index_ger.html?openDirectAnchor=1323&two_columns=0|titel=Internationaler Röntgenlaser European XFEL eröffnet|datum=2017-09-01|zugriff=2018-02-11}}</ref> | ||
=== Finanzierung === | === Finanzierung === | ||
Die Baukosten einschließlich der Inbetriebnahme | Die Baukosten einschließlich der Inbetriebnahme betrug laut Internetseite der Forschungseinrichtung 1,22 Milliarden Euro (Preisniveau des Jahres 2005).<ref>[http://www.xfel.eu/anlage/ueberblick/zahlen_amp_fakten/index_ger.html European-XFEL-Webseite: Zahlen und Fakten] Abgerufen am 11. Februar 2018</ref> Davon trug Deutschland (Bund, Hamburg und Schleswig-Holstein) als Sitzland 58 Prozent, der Rest wurde von den Partnerländern finanziert. Russland übernahm 27 Prozent, die anderen Partner zwischen je einem und drei Prozent. Insgesamt sind zwölf Länder am European XFEL beteiligt: Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Polen, Russland, Schweden, die Schweiz, die Slowakei, Spanien, Ungarn und das Vereinigte Königreich.<ref>[https://www.xfel.eu/organisation/partnerlaender/index_ger.html European-XFEL-Webseite: Partnerländer] Abgerufen am 11. Februar 2018</ref> | ||
== Technik == | == Technik == | ||
Elektronen werden in einem 1,7 km langen [[Linearbeschleuniger]] auf Energien bis zu 17,5 [[Elektronenvolt|GeV]] beschleunigt. Der Beschleuniger nutzt 96 [[Supraleiter|supraleitende]] Resonatoren des TESLA-Typs. Dieser Resonatortyp wird auch in der Vorgängeranlage, dem Freie-Elektronen-Laser [[DESY#FLASH|FLASH]] am | Elektronen werden in einem 1,7 km langen [[Linearbeschleuniger]] auf Energien bis zu 17,5 [[Elektronenvolt|GeV]] beschleunigt. Der Beschleuniger nutzt 96 [[Supraleiter|supraleitende]] Resonatoren des [[TESLA (Teilchenbeschleuniger)|TESLA]]-Typs. Dieser Resonatortyp wird auch in der Vorgängeranlage, dem Freie-Elektronen-Laser [[DESY#FLASH|FLASH]] am DESY, und in anderen Elektronenbeschleunigern (z. B. [[ELBE (Strahlungsquelle)|ELBE]]) erfolgreich eingesetzt. Der beschleunigte Elektronenstrahl durchläuft wahlweise einen von fünf verschiedenen [[Undulator]]en und erzeugt dadurch Pulse von [[Synchrotronstrahlung]] im Röntgenbereich mit Wellenlängen von 0,05 bis 4,7 Nanometer (Photonenenergie 0,26 bis 25 keV) und Pulsdauern von unter 100 [[Femtosekunde]]n. Die Folgefrequenz beträgt 27000 pro Sekunde.<ref>{{Heise online |ID=3820463 |Titel=Röntgenlaser European XFEL nimmt Forschungsbetrieb auf |Autor=Ulrike Kuhlmann |Datum=2017-09-02 |Zugriff=2018-02-04}}</ref> | ||
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== Bilder == | == Bilder == | ||
<gallery caption="Bilder vom November 2015 am DESY"> | |||
Accelerator Desy 4.JPG | Linearbeschleunigermodule (XM62, …) vor dem Einbau | |||
Accelerator Desy 4.JPG | Linearbeschleunigermodule (XM62, | |||
European XFEL DESY Bahrenfeld.jpg | Zwischengeschoss Halle Bahrenfeld | European XFEL DESY Bahrenfeld.jpg | Zwischengeschoss Halle Bahrenfeld | ||
European XFEL DESY Beschleunigermodule 1.jpg | Beschleunigermodule (XM62, | European XFEL DESY Beschleunigermodule 1.jpg | Beschleunigermodule (XM62, …) in Halle unter 20-[[Tonne (Einheit)|t]]-Portalkran | ||
European XFEL DESY Beschleunigermodule 2.jpg | Beschleunigermodul XM69, aufgebockt | European XFEL DESY Beschleunigermodule 2.jpg | Beschleunigermodul XM69, aufgebockt | ||
European XFEL DESY Beschleunigermodule 3.jpg | Beschleunigermodul XM46, Staubschutzhülle | European XFEL DESY Beschleunigermodule 3.jpg | Beschleunigermodul XM46, Staubschutzhülle | ||
European XFEL DESY Halle Bahrenfeld.jpg | Halle Bahrenfeld, Schacht mit Fallschutznetz | European XFEL DESY Halle Bahrenfeld.jpg | Halle Bahrenfeld, Schacht mit Fallschutznetz | ||
European XFEL DESY HF cavity.jpg | Hochfrequenzresonator in Ausstellungsvitrine | European XFEL DESY HF cavity.jpg | Hochfrequenzresonator in Ausstellungsvitrine | ||
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European XFEL DESY Test Beschleunigermagnet 2.jpg | Beschleunigermagnet, Test | European XFEL DESY Test Beschleunigermagnet 2.jpg | Beschleunigermagnet, Test | ||
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Aktuelle Version vom 3. Januar 2022, 05:57 Uhr
Der European XFEL ist eine internationale Röntgenlaser-Forschungseinrichtung in Hamburg und Schenefeld, an der zwölf Länder beteiligt sind und die eng mit dem Forschungszentrum DESY und weiteren internationalen Partnern zusammenarbeitet. XFEL steht für X-Ray Free-Electron Laser, also Freie-Elektronen-Laser mit Röntgenstrahlung.[1] In der Anlage sind mittels Röntgenblitzen dreidimensionale Detailaufnahmen von Molekülen, Zellen, Viren und chemischen Reaktionen möglich.
Entstehung, Charakteristik, Umfang
Im Februar 2003 gab das Bundesministerium für Bildung und Forschung „grünes Licht“ für eine Röntgenlaser-Einrichtung, die als europäisches Projekt bei DESY verwirklicht werden soll. Der European XFEL ist eine 3,4 km lange Anlage, mit der Laserstrahlung mit Wellenlängen von 0,05 bis 4,7 Nanometern (Röntgenstrahlung) erzeugt werden kann.[2][3] Die Tunnel reichen vom DESY-Gelände in Hamburg bis ins schleswig-holsteinische Schenefeld, wo sich der Forschungscampus mit einer unterirdischen Experimentierhalle befindet. Die Bauarbeiten für die größtenteils unterirdische Anlage dauerten von 2009 bis 2016.[4] Die feierliche Eröffnung mit Vertretern aus Politik und Wissenschaft fand im Oktober 2016 statt. Im Mai 2017 wurde der erste Röntgenlaserstrahl erzeugt,[5] Anfang September 2017 wurde die Anlage offiziell eingeweiht und der Forschungsbetrieb begonnen.[6]
Finanzierung
Die Baukosten einschließlich der Inbetriebnahme betrug laut Internetseite der Forschungseinrichtung 1,22 Milliarden Euro (Preisniveau des Jahres 2005).[7] Davon trug Deutschland (Bund, Hamburg und Schleswig-Holstein) als Sitzland 58 Prozent, der Rest wurde von den Partnerländern finanziert. Russland übernahm 27 Prozent, die anderen Partner zwischen je einem und drei Prozent. Insgesamt sind zwölf Länder am European XFEL beteiligt: Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Polen, Russland, Schweden, die Schweiz, die Slowakei, Spanien, Ungarn und das Vereinigte Königreich.[8]
Technik
Elektronen werden in einem 1,7 km langen Linearbeschleuniger auf Energien bis zu 17,5 GeV beschleunigt. Der Beschleuniger nutzt 96 supraleitende Resonatoren des TESLA-Typs. Dieser Resonatortyp wird auch in der Vorgängeranlage, dem Freie-Elektronen-Laser FLASH am DESY, und in anderen Elektronenbeschleunigern (z. B. ELBE) erfolgreich eingesetzt. Der beschleunigte Elektronenstrahl durchläuft wahlweise einen von fünf verschiedenen Undulatoren und erzeugt dadurch Pulse von Synchrotronstrahlung im Röntgenbereich mit Wellenlängen von 0,05 bis 4,7 Nanometer (Photonenenergie 0,26 bis 25 keV) und Pulsdauern von unter 100 Femtosekunden. Die Folgefrequenz beträgt 27000 pro Sekunde.[9]
Anwendungen
Aufgrund der kurzen Wellenlänge, der hohen Brillanz und der geringen Dauer der Röntgenpulse im Femtosekunden-Bereich hat die Einrichtung vielfältige Anwendungen in der Forschung – in Fachgebieten wie der Physik, Chemie, Materialwissenschaft, Biologie und Nanotechnologie. An bis zu zehn Messplätzen sind Forscher in der Lage, chemische Reaktionen zu filmen und dreidimensionale Aufnahmen von Strukturen im Nanometerbereich, wie z. B. von Molekülen, zu machen.[10] Hierdurch sollen neue Einblicke in Nanomaterialien, Biomoleküle und chemische Reaktionen gewonnen werden, mit deren Hilfe sich neue Materialien in den Bereichen IT, Medizin und Energieforschung entwickeln lassen.[11]
Bilder
- Bilder vom November 2015 am DESY
Linearbeschleunigermodule (XM62, …) vor dem Einbau
Zwischengeschoss Halle Bahrenfeld
Beschleunigermodule (XM62, …) in Halle unter 20-t-Portalkran
Beschleunigermodul XM69, aufgebockt
Beschleunigermodul XM46, Staubschutzhülle
Halle Bahrenfeld, Schacht mit Fallschutznetz
Hochfrequenzresonator in Ausstellungsvitrine
Beschleunigermagnet
Beschleunigermagnet, Test
Beschleunigermagnet, Test
Undulator, Pole mit Holz abgedeckt, Warnzeichen Magnetfeld
Einzelnachweise
- ↑ European XFEL - Überblick. Abgerufen am 11. Februar 2018.
- ↑ European-XFEL-Webseite: Zahlen & Fakten Abgerufen am 11. Februar 2018
- ↑ European XFEL. DESY, abgerufen am 11. Februar 2018.
- ↑ (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven: Baukalender)
- ↑ Erfolgreicher Test für weltgrößten Röntgenlaser orf.at, 4. Mai 2017, abgerufen 11. Februar 2018.
- ↑ Internationaler Röntgenlaser European XFEL eröffnet. 1. September 2017, abgerufen am 11. Februar 2018.
- ↑ European-XFEL-Webseite: Zahlen und Fakten Abgerufen am 11. Februar 2018
- ↑ European-XFEL-Webseite: Partnerländer Abgerufen am 11. Februar 2018
- ↑ Vorlage:Heise online
- ↑ European-XFEL-Webseite: Anwendungsbereiche Abgerufen am 11. Februar 2018
- ↑ Denis Dilba: Die Nobelpreis-Maschine. Die teuerste Forschungsanlage Deutschlands: Unter Hamburg erzeugt ein Laser die stärksten Röntgenblitze der Welt und ermöglicht Forschung der Superlative: In: P.M. Magazin, 07/2018, S. 60–67, hier S. 67.
Weblinks
Koordinaten: 53° 35′ 19″ N, 9° 49′ 46″ O