XFEL: Bessere Röntgenblitze
Bessere Röntgenblitze
Eine komplexe Anlage wie den European XFEL baut man nicht übers Wochenende. Das verzweigte Tunnelsystem aufzufahren und den weltbesten Elektronenbeschleuniger zu bauen, braucht einfach Zeit. Doch diese Zeit wurde sinnvoll genutzt, um auf neue Entwicklungen zu reagieren.
Erfahrungen mit dem Freie-Elektronen-Röntgenlaser LCLS am SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien sowie Ergebnisse der Photoinjektor-Testanlage PITZ bei DESY in Zeuthen haben gezeigt, dass der European XFEL eine deutlich besser Elektronstrahlqualität erreichen kann als bisher angenommen.
Daraus resultiert ein verbessertes Konzept für die Undulatoren des European XFEL, das diesen Monat in einem technischen Bericht veröffentlicht wurde. Mit den neuen Parametern lassen sich die Anforderungen der zukünftigen Nutzer, die in den letzten Jahren in acht Workshops zusammengetragen und analysiert wurden, noch besser erfüllen.
Im Detail
Die folgende Liste fasst die wichtigsten Änderungen zusammen:
- Erweiterung des Bereichs der verfügbaren Photonenenergien auf 260 Elektronenvolt (eV) bis 25 000 eV und der entsprechenden Wellenlänge auf 0,05 Nanometern (nm) bis 4,6 nm. Die zuvor spezifizierten Bereiche waren 800 eV bis 12 400 eV beziehungsweise 0,1 nm bis 1,6 nm.
- Bereitstellung von Röntgenpulsen mit einer veränderbaren Dauer von wenigen Femtosekunden (fs) bis etwa 100 fs (anstatt ausschließlich Pulse mit etwa 100 fs Dauer).
- Modifizierung des magnetischen Designs der Undulatoren SASE 1 und SASE 2 derart, dass für alle harten Röntgeninstrumente der gleiche erweiterte Energiebereich und die Möglichkeit veränderbarer Röntgenenergie angeboten werden kann.
- Definition der Elektronenenergie (10,5 GeV, 14 GeV und 17,5 GeV) derart, dass die erweiterten Photonenenergiebereiche erreicht werden können. Diese überlappen größtenteils. Das erleichtert den Nutzerbetrieb der European-XFEL-Anlage insofern, als ein großer Teil der Photonenenergien in jedem Elektronenstrahlmodus durch Anpassen der Undulatorspalte bereitgestellt werden kann. Gleichzeitig lassen sich anhand dieser drei Einstellungen der Elektronenenergie die Strahlparameter bei sehr weichen und sehr harten Röntgenenergien verbessern.
