Im Vergleich

Der European XFEL und FLASH

Bei der DESY-Anlage FLASH handelt es sich um eine kleine Version des zukünftigen European XFEL. Beide Lichtquellen erzeugen Röntgenstrahlung, die sich vornehmlich in ihrer Wellenlänge unterscheidet.

FLASH und der European XFEL arbeiten nach demselben Prinzip: Zunächst werden Elektronen in einem Beschleuniger auf hohe Energien gebracht. Anschließend werden die Elektronen zur Aussendung von hochintensiven Röntgenlaserblitzen veranlasst.

Das Licht der beiden Anlagen unterscheidet sich insbesondere in der Wellenlänge (Farbe). Während hier bei FLASH rund sechs Nanometer (= sechs milliardstel Meter) erzielt werden, wird der European XFEL Laserlicht mit über 60-fach kürzeren Wellenlängen erzeugen. Lassen sich mit dem Licht von FLASH bereits einzelne Moleküle erkennen, werden am European XFEL sogar deren atomare Strukturen beobachtbar sein.

FLASH befindet sich bereits seit 2005 im Messbetrieb und wird seitdem weiterentwickelt. Schon jetzt sind an FLASH neue Experimentiermethoden im Einsatz und vollkommen neue Experimente möglich. Diese können in den nächsten Jahren verfeinert werden und stehen dann auch für die Forschung am European XFEL zur Verfügung.

FLASH ist eine Einrichtung des Helmholtz-Forschungszentrums DESY und befindet sich auf dessen Gelände in Hamburg. Der European XFEL wird etwa 10-mal so groß sein wie FLASH. Die Anlage entsteht zwischen dem DESY-Gelände und der Stadt Schenefeld und wird von einer eigenständigen Forschungsorganisation, der European XFEL GmbH, gebaut und betrieben.

Mehr über FLASH

Der European XFEL im internationalen Vergleich

Neben dem European XFEL entstehen auch in den USA und in Japan Lichtquellen der nächsten Generation. Der European XFEL wird als letzte der drei Anlagen den Messbetrieb aufnehmen, besticht aber durch seine Leistung.

Weltweit werden Röntgenlaseranlagen gebaut: LCLS in Kalifornien, SCSS in Japan und der European XFEL in Deutschland. Die Prinzipien der Anlagen sind ähnlich. Zunächst werden Elektronen auf hohe Energien beschleunigt und dann zur Erzeugung von hochintensiven Röntgenlaserblitzen angeregt. Doch während dazu bei LCLS und SCSS konventionelle Beschleunigertechnologien zum Einsatz kommen, arbeitet der European XFEL supraleitend bei minus 271 Grad Celsius.

Die Supraleitung ermöglicht einen Elektronenstrahl, der aus vielen hintereinander gereihten Elektronenpaketen besteht und von besonders hoher Qualität ist. Dadurch lassen sich am European XFEL zum einen weit mehr Lichtblitze pro Sekunde erzeugen als an den beiden anderen Standorten. Zum anderen erhöht sich so die Ausbeute an verwertbaren Lichtblitzen. Bestimmte Experimente werden daher nur am European XFEL möglich sein, andere können weit schneller durchgeführt werden. Auch lassen sich mit der höheren Anzahl von Elektronenpaketen mehr Messplätze gleichzeitig bedienen.

 

Spitzenleuchtstärke im Vergleich

Die Spitzenleuchtstärke der Freie-Elektronen-Laser übertrifft die modernster Synchrotronstrahlungsquellen um mehrere Größenordnungen.

(European XFEL)

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Im Gegensatz zu LCLS und SCSS wird es am European XFEL zudem Messplätze geben, die intensives Röntgenlicht noch kleinerer Wellenlängen ausnützen. Dieses besteht auch aus Pulsen von ultrakurzer Dauer, besitzt aber keine Laserlichteigenschaften.

Der European XFEL wird erst nach den beiden anderen Projekten den Messbetrieb aufnehmen, auf diese Weise lassen sich aber noch Erfahrungen berücksichtigen, die bereits in Japan und den USA gemacht wurden. Zudem ermöglichen am European XFEL eigens entwickelte Messinstrumente und eine hochwertige technisch-wissenschaftliche Infrastruktur einen optimalen Forschungsbetrieb.