Forschung mit Synchrotronstrahlung in Deutschland 2009 - SNI-Portal
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2. Weiterentwicklungvon Freie-Elektronen-LasernAufbau von FLASH IIVollausbau des European XFELFLASH ist zurzeit der weltweit e<strong>in</strong>zige betriebsfähige FEL,der Röntgenpulse im weichen Röntgenbereich <strong>mit</strong> Pulsenergienvon bis zu 120 µJ und Pulslängen unter 30 fs liefert.FLASH wurde <strong>mit</strong> der für den European XFELentwickelten supraleitenden Beschleunigertechnologie aufgebautund erreicht <strong>in</strong> der derzeitigen Ausbaustufe e<strong>in</strong>ePhotonenenergie von mehr als 200 eV (Wellenlänge =6 nm) <strong>in</strong> der ersten Harmonischen. Alle bisherigen weltweitenSpitzenexperimente <strong>in</strong> diesem Spektralbereich wurdenbei FLASH realisiert. Da<strong>mit</strong> ist <strong>Deutschland</strong> führend auf demGebiet von Experimenten <strong>mit</strong> FEL-Strahlung. Bei FLASHergibt sich durch die sehr starke Nachfrage nach Strahlzeite<strong>in</strong> dr<strong>in</strong>gender Bedarf für e<strong>in</strong>en weiteren Ausbau, um mehrerenGruppen gleichzeitig Experimentiermöglichkeitenbereitstellen zu können.Das KFS unterstützt daher nachdrücklich das von DESYund dem HZB geme<strong>in</strong>sam e<strong>in</strong>gebrachte Projekt FLASH II,welches zum e<strong>in</strong>en die Nutzerkapazität verdoppeln wirdund zum anderen die führende Stellung <strong>Deutschland</strong>s <strong>in</strong> derEntwicklung <strong>in</strong>novativer Konzepte für Experimente anFreie-Elektronen-Lasern sichern hilft. Zu diesen zukunftsorientiertenKonzepten gehört vor allem die Realisierungvon reproduzierbaren Pulsstrukturen, die entscheidend fürzeitauflösende Experimente s<strong>in</strong>d. Diese Möglichkeit wirddurch <strong>in</strong>novative Seed<strong>in</strong>g-Konzepte geschaffen wie z.B. imRahmen des S-FLASH Projekts zum HHG-Seed<strong>in</strong>g bei FLASH,das von der BMBF-Verbundforschung gefördert wird. BeiFLASH II wird neben dem HHG-Seed<strong>in</strong>g (High Harmonic Generation)auch das vom HZB vorgeschlagene Konzept desHGHG-Seed<strong>in</strong>g (High Ga<strong>in</strong> Harmonic Generation) realisiertwerden. Weitere zukunftsweisende Konzepte, die das Potenzialder FEL-Quellen erheblich erweitern, liegen <strong>in</strong> derNutzung helikaler und durchstimmbarer Undulatoren für dieErzeugung von FEL-Pulsen und <strong>in</strong> Experimenten <strong>mit</strong> kohärenten,vollständig synchronisierten Terahertz-Pulsen undFEL-Pulsen.Der European XFEL wird die europäische Quelle für FEL-Strahlung im Röntgenbereich werden. <strong>Deutschland</strong> fällt beidiesem <strong>in</strong>ternationalen Großprojekt von 13 europäischenLändern sowie Ch<strong>in</strong>a als Sitzland e<strong>in</strong>e besondere Rolle zu.Nach Unterzeichnung der <strong>in</strong>ternationalen Verträge im Jahr<strong>2009</strong> und e<strong>in</strong>er 5-jährigen Bauphase ist se<strong>in</strong>e Inbetriebnahmefür das Jahr 2014 geplant. Das Konzept des supraleitendenBeschleunigers sowie die Wahl und Anordnungder FEL-Quellen, Strahlführungen und Röntgen<strong>in</strong>strumenteermöglichen e<strong>in</strong>e große Flexibilität und Vielseitigkeitbei der Realisierung des Projekts. Dies ist von besonderemVorteil, da der European XFEL erst e<strong>in</strong>ige Jahre nach der Inbetriebnahmeder Röntgen-Freie-Elektronen-Laser <strong>in</strong> denUSA und Japan (<strong>2009</strong> bzw. 2011) se<strong>in</strong>en Betrieb aufnehmenwird. E<strong>in</strong>ige der fundamentalen, <strong>in</strong> den vergangenen Jahrendiskutierten Experimente werden dann bereits durchgeführtworden se<strong>in</strong>. Das KFS empfiehlt daher nachdrücklichdie Erfahrungen dieser ersten Generation von Röntgen-Freie-Elektronen-Laser-Quellen bei der Realisierung desEuropean XFEL und se<strong>in</strong>er wissenschaftlichen Experimentierstationenzu berücksichtigen und weiterführende wissenschaftlicheFragestellungen sowie neue technischeLösungen (z. B. Seed<strong>in</strong>g-Konzepte für weiche Röntgenstrahlungoder Konzepte für Pulsdauern von wenigen Femtosekunden)beim Aufbau der Experimente des EuropeanXFEL e<strong>in</strong>zubeziehen. Aus Sicht des KFS ist dazu der Vollausbaudes European XFEL entsprechend der ursprünglichenPlanung zw<strong>in</strong>gend notwendig. Die deutsche Nutzergeme<strong>in</strong>schaftmuss ihre durch die Arbeit an FLASH gewonneneSpitzenposition im Bereich der <strong>Forschung</strong> <strong>mit</strong> FEL-Strahlung<strong>in</strong> den Aufbau des European XFEL e<strong>in</strong>br<strong>in</strong>gen.54 <strong>Synchrotronstrahlung</strong> <strong>2009</strong>