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Home - Nachrichten - 2017 - Erste Elektronen im minus 271 Grad kalten Hauptbeschleuniger

Meldung, 19. Januar 2017

Erste Elektronen im minus 271 Grad kalten Hauptbeschleuniger

Team startet Test des Linearbeschleunigers bei Betriebstemperatur

Der European XFEL hat einen wichtigen Meilenstein auf seinem Weg zur Betriebsphase erreicht: Die Beschleunigermannschaft lenkte erstmals im Injektor beschleunigte Elektronenpakete in den auf minus 271 Grad Celsius (2 Kelvin) abgekühlten supraleitenden Hauptbeschleuniger. Nach Passieren der ersten vier Beschleunigermodule und des folgenden „Bunch Compressors 1“, der die Elektronenpakete verdichtet, wurden die Teilchen nach zirka 150 Metern in einen Strahlfänger geführt.

„Das erste Abkühlen des Beschleunigers war eine der kritischsten Phasen bei der Inbetriebnahme des European XFEL“, sagt Hans Weise, Leiter des für den Bau des Beschleunigers verantwortlichen Konsortiums. „Das Team der Kälteanlage hat sie mit großem Einsatz und viel Fingerspitzengefühl hervorragend gemeistert.“

Anfang Dezember hatten die Experten begonnen, das kryogenische System des Beschleunigers zu spülen und den Beschleuniger mit Helium abzukühlen. Am 28. Dezember war nach gut drei Wochen die 4-Kelvin-Marke erreicht, ab der sogenannte „Kalte Kompressoren“ dazugeschaltet werden. Sie senken den Druck des Heliums im Linearbeschleuniger auf 30 Millibar ab, um ihn weiter auf zwei Kelvin zu kühlen. Anfang Januar nahmen die Maschinenphysiker dann den European XFEL-Injektor wieder in Betrieb, der ebenfalls über eine supraleitende Beschleunigungsstrecke verfügt. Der Injektor war nach erfolgreichem Probebetrieb im Sommer 2016 abgeschaltet worden, um die verbindende Schikane zum Beschleuniger zu bauen. Bereits nach kurzer Zeit erreichte der Injektor wieder die Strahlqualität des Probebetriebs im Sommer, und das Team konnte jetzt die ersten Teilchenstrahlen durch die Schikane in den Hauptbeschleuniger einfädeln.

„Wir haben jetzt eine ausreichend robuste Druck- und Temperaturregelung des supraleitenden Beschleunigers, so dass wir erste Hochfrequenzfelder in die Resonatoren einspeisen können“, erklärt Weise den nächsten Schritt der Wissenschaftler. Die 32 Resonatoren der ersten vier Module werden dann auf die Resonanzfrequenz gestimmt und so zueinander feinjustiert, dass sie die Teilchenpakete durchgehend beschleunigen.

In den nächsten Wochen und Monaten ist dann sukzessive die Inbetriebnahme der weiteren Beschleunigerabschnitte geplant. Sobald die Beschleunigerleistung hoch genug ist, werden die Elektronenpakete weiter in die Undulatoren geführt, jene Spezialmagneten, in denen die Röntgenblitze erzeugt werden.

Blick in den Anfang des Beschleunigertunnels: Hinter einer Schikane (vorne), die bei Raumtemperatur arbeitet, werden die Elektronen in die ersten vier supraleitenden Beschleunigermodule (gelb) geführt.
Dirk Nölle / DESY | Zum Vergrößern auf das Bild klicken.
Der 'Plot für Experten' zeigt die Temperatur in den verschiedenen Sektionen des Hauptbeschleunigers während der dreiwöchigen Abkühlphase.
DESY | Zum Vergrößern auf das Bild klicken.