Lichtquellen

Der European XFEL erzeugt Röntgenblitze mit Hilfe beschleunigter Elektronen. Dies geschieht in sogenannten Undulatoren - langen Strecken mit wechselnden Magentfeldern.

Segmente eines der European XFEL-Undulators. Auf den großen horizontalen Trägern sind Permanentmagneten über und unter der Elektronenstrahlführung angeordnet. Sie erzeugen die wechselden magnetischen Felder für die Röntgen-Lichterzeugung. (Foto: Heiner Müller-Elsner / European XFEL)

Undulatoren sind Strecken mit alternierend angeordneten Permanent-Magneten. Diese zwingen die beschleunigten Elektronen auf einem engen Slalomkurs. Bei jeder Richtungsänderung emittieren die Elektronen Röntgenlicht. Die Wechselwirkung der Röntgenstrahlen mit den Elektronen und die Anordnung der Magneten im Undulator lässt Licht mit laserartigen Eigenschaften entstehen, bei dem die Wellen in Phase schwingen.

Der European XFEL verfügt über drei verschiedene Undulatoren - Lichtquellen, die Röntgenblitze mit unterschiedlichen Eigenschaften für die Instrumente in der Experimentierhalle der Anlage erzeugen.

Die Undulatoren bestehen aus zahlreichen 5 Meter langen Segmenten, die hintereinander angeordnet sind. In den 1,1 Meter langen Lücken zwischen den Segmenten befinden sich Apparaturen für die Elektronenstrahldiagnose und -steuerung.

Die Stärke der Magnetfelder kann über den Abstand zum Elektronenstrahl variiert werden - ein höheres Magnetfeld führt zu einem breiteren Slalomverlauf und zu Röntgenstrahlung mit einer längeren Wellenlänge.

Undulatoren des European XFEL
  SASE1, SASE2
SASE3
Wellenlänge
0,4 nm bis unter 0,05 nmm
4.7 nm bis 0.4 nm
Photonenenergie
3 keV bis über 25 keV
0.26 keV bis 3 keV
Experimentierstationen
SPB/SFX, FXE (SASE 1)
MID, HED (SASE 2)
SQS, SCS
Magnetische Länge
175 m
105 m