Im Vergleich

Der European XFEL im internationalen Vergleich

Neben dem European XFEL wurden auch in den USA, Japan, Südkorea und in der Schweiz Röntgenlaser gebaut. Der European XFEL ist die weltweit größte dieser Anlagen und besticht durch seine Leistung.

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 SACLA bislang konventionelle Beschleunigertechnologien zum Einsatz kommen, arbeitet der European XFEL supraleitend bei minus 271 Grad Celsius. Der amerikanische Röntgenlaser LCLS wird unter der Projektbezeichnung LCLS-II derzeit modernisiert und wird dann in einigen Jahren ebenfalls über supraleitende Beschleunigertechnologie verfügen.

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.

  European XFEL
LCLS
LCLS-II, CuRF
LCLS-II, SCRF
SACLA
SwissFEL
PAL-XFEL
Abkürzung für European X-Ray Free-Electron Laser
Linac Coherent Light Source Linac Coherent Light Source II
Linac Coherent Light Source II
SPRing-8 Compact Free-Electron Laser
Swiss Free-Electron Laser
Pohang Accelerator Laboratory X-Ray Free-Electron Laser
Standort Deuschland
USA
USA
USA
Japan
Schweiz
Südkorea
Start der Inbetriebnahme 2016
2009
2019
2020
2011
2016
2016
Beschleuniger Technologie supraleitend
normalleitend
normalleitend
supraleitend
normalleitend
normalleitend
normalleitend
Anzahl der Lichtblitze pro Sekunde 27 000
120
120
1 000 000
60
100
60
Minimale Wellenlänge für Laserlicht 0.05 nm
0.15 nm
0.05 nm
0.25 nm
0.08 nm
0.1 nm
0.06 nm
Maximale Elektronenenergie 17.5 GeV
14.3 GeV
15 GeV
4.5 GeV
8.5 GeV
5.8 GeV
10 GeV
Länge der Einrichtung 3.4 km
3 km
3 km
3 km
0.75 km
0.74 km
1.1 km
Zahl der Undulatoren 3
1
    3
1
2
Zahl der Messplätze 6
5
    4
3
3
Spitzenleuchtstärke 5 x 1033
2 x 1033
(2,75 x 1034 mit seeding)
2 x 1033
1 x 1032
1 x 1033
1 x 1033
1.3 x 1033