Forschung mit Synchrotronstrahlung in Deutschland 2009 - SNI-Portal

2. Weiterentwicklungvon Freie-Elektronen-LasernAufbau von FLASH IIVollausbau des European XFELFLASH ist zurzeit der weltweit einzige betriebsfähige FEL,der Röntgenpulse im weichen Röntgenbereich mit Pulsenergienvon bis zu 120 µJ und Pulslängen unter 30 fs liefert.FLASH wurde mit der für den European XFELentwickelten supraleitenden Beschleunigertechnologie aufgebautund erreicht in der derzeitigen Ausbaustufe einePhotonenenergie von mehr als 200 eV (Wellenlänge =6 nm) in der ersten Harmonischen. Alle bisherigen weltweitenSpitzenexperimente in diesem Spektralbereich wurdenbei FLASH realisiert. Damit ist Deutschland führend auf demGebiet von Experimenten mit FEL-Strahlung. Bei FLASHergibt sich durch die sehr starke Nachfrage nach Strahlzeitein dringender Bedarf für einen weiteren Ausbau, um mehrerenGruppen gleichzeitig Experimentiermöglichkeitenbereitstellen zu können.Das KFS unterstützt daher nachdrücklich das von DESYund dem HZB gemeinsam eingebrachte Projekt FLASH II,welches zum einen die Nutzerkapazität verdoppeln wirdund zum anderen die führende Stellung Deutschlands in derEntwicklung innovativer Konzepte für Experimente anFreie-Elektronen-Lasern sichern hilft. Zu diesen zukunftsorientiertenKonzepten gehört vor allem die Realisierungvon reproduzierbaren Pulsstrukturen, die entscheidend fürzeitauflösende Experimente sind. Diese Möglichkeit wirddurch innovative Seeding-Konzepte geschaffen wie z.B. imRahmen des S-FLASH Projekts zum HHG-Seeding bei FLASH,das von der BMBF-Verbundforschung gefördert wird. BeiFLASH II wird neben dem HHG-Seeding (High Harmonic Generation)auch das vom HZB vorgeschlagene Konzept desHGHG-Seeding (High Gain Harmonic Generation) realisiertwerden. Weitere zukunftsweisende Konzepte, die das Potenzialder FEL-Quellen erheblich erweitern, liegen in derNutzung helikaler und durchstimmbarer Undulatoren für dieErzeugung von FEL-Pulsen und in Experimenten mit kohärenten,vollständig synchronisierten Terahertz-Pulsen undFEL-Pulsen.Der European XFEL wird die europäische Quelle für FEL-Strahlung im Röntgenbereich werden. Deutschland fällt beidiesem internationalen Großprojekt von 13 europäischenLändern sowie China als Sitzland eine besondere Rolle zu.Nach Unterzeichnung der internationalen Verträge im Jahr2009 und einer 5-jährigen Bauphase ist seine Inbetriebnahmefür das Jahr 2014 geplant. Das Konzept des supraleitendenBeschleunigers sowie die Wahl und Anordnungder FEL-Quellen, Strahlführungen und Röntgeninstrumenteermöglichen eine große Flexibilität und Vielseitigkeitbei der Realisierung des Projekts. Dies ist von besonderemVorteil, da der European XFEL erst einige Jahre nach der Inbetriebnahmeder Röntgen-Freie-Elektronen-Laser in denUSA und Japan (2009 bzw. 2011) seinen Betrieb aufnehmenwird. Einige der fundamentalen, in den vergangenen Jahrendiskutierten Experimente werden dann bereits durchgeführtworden sein. Das KFS empfiehlt daher nachdrücklichdie Erfahrungen dieser ersten Generation von Röntgen-Freie-Elektronen-Laser-Quellen bei der Realisierung desEuropean XFEL und seiner wissenschaftlichen Experimentierstationenzu berücksichtigen und weiterführende wissenschaftlicheFragestellungen sowie neue technischeLösungen (z. B. Seeding-Konzepte für weiche Röntgenstrahlungoder Konzepte für Pulsdauern von wenigen Femtosekunden)beim Aufbau der Experimente des EuropeanXFEL einzubeziehen. Aus Sicht des KFS ist dazu der Vollausbaudes European XFEL entsprechend der ursprünglichenPlanung zwingend notwendig. Die deutsche Nutzergemeinschaftmuss ihre durch die Arbeit an FLASH gewonneneSpitzenposition im Bereich der Forschung mit FEL-Strahlungin den Aufbau des European XFEL einbringen.54 Synchrotronstrahlung 2009