Forschung mit Synchrotronstrahlung in Deutschland 2009 - SNI-Portal

3. Entwicklung von Strahlungsquellender Zukunft(Energy-Recovery-Linac)Mit der Gründung von CFEL wurde hierfür bereits eine leistungsstarkeInstitution geschaffen. Die starke Beteiligungdeutscher Gruppen an Instrumenten der Linear CoherentLight Source (LCLS) in Stanford ist dafür bereits sichtbarerAusdruck. Das KFS empfiehlt eine breite Einbeziehung vonUniversitäten in diesen Prozess, da diese von strategischerBedeutung für den Aufbau einer breiten deutschen Nutzergemeinschaftfür den European XFEL ist.Die Erfahrungen an FLASH zeigen, dass neben Gruppenaus dem Bereich Forschung mit Synchrotronstrahlung zunehmendauch solche aus dem Forschungsbereichen OptischeProzesse sowie Laserentwicklung ein Interesse anFEL-Experimenten gewinnen. Das KFS sieht in derZusammenführung von etablierten experimentellen Konzeptenaus der Synchrotronstrahlungsforschung und derLaserphysik sowie in der Symbiose beider Wissenschaftsfeldereine große Chance für die Entwicklung neuer Konzeptefür Experimente mit Röntgen-Freie-Elektronen-Laser-Strahlung. Diese Entwicklung sollte auch dazu beitragen, diedringend benötigte theoretische Modellierung aktueller undzukünftiger Experimente an Röntgen-Freie-Elektronen-Laservoranzutreiben.Bau des Prototyps eines Energy-Recovery-Linacs„BERLinPro“Ein Energy-Recovery-Linac (ERL) vereint die Vorteile einesLinearbeschleunigers – wie hohe Brillanz, kurze Pulse, geringeEnergiebreite und Kohärenz – mit denen eines Speicherrings.Er hat gegenüber einem Freie-Elektronen-Laserden Vorteil, dass zahlreiche Nutzer gleichzeitig mit derStrahlung experimentieren können. Gegenüber traditionellenSpeicherringquellen lassen sich an einem ERL nutzerspezifischeAnforderungen – wie z. B. Pulslänge, Brillanz,Zeitstruktur und Kohärenz – auf einfache Weise einstellen.Dies kommt z. B. den Anforderungen für zeitaufgelöste Anregungsexperimente(pump-probe), Arbeiten mit kohärenterKurzpulsstrahlung bis in den Röntgenbereich sowie derRöntgenmikroskopie sehr entgegen.Für die Eigenschaften der ERL-Strahlung ist entscheidend,dass die in modernen Injektoren erzeugten hervorragendenEigenschaften des Elektronenstrahls während des einenDurchlaufs im ERL erhalten bleiben. Zudem kann ein hoherAnteil der Energie der nicht mehr benötigten Elektronenwiederverwendet werden, um die Anlage energieeffizient zubetreiben.Die grundsätzliche Realisierbarkeit des ERL-Konzepteskonnte bereits am Jefferson Laboratory (USA) im IR-Bereichund am Budker Institut (Russland) im THz-Bereich demonstriertwerden. Zurzeit wird am Layout von Röntgen-ERL-Quellen an der Cornell University (USA) und am KEK (Japan)gearbeitet. Es sind jedoch weitere Entwicklungsarbeiten biszur Realisierung einer Hochbrillanz-Mehrnutzereinrichtungfür breitbandige Strahlung notwendig.Das KFS sieht in der Entwicklung eines ERL eine wichtigeund zukunftsweisende Erweiterung des Ringbeschleuniger-Konzepts, um ultimative und flexible Strahleigenschaften andiesen modernen Ringquellen zu realisieren. Es unterstütztdaher nachdrücklich die Aktivitäten des HZB mit Unterstützungvon ANKA und DESY, eine Machbarkeitsstudie für eindeutsches ERL-Konzept auszuarbeiten, die eine Perspektivefür eine ERL-Nutzereinrichtung bietet. Die Entscheidung, inBerlin den ERL-Prototyp „BERLinPro“ zu realisieren, wirddaher mit besonderem Nachdruck begrüßt.Synchrotronstrahlung 2009 55