Forschung mit Synchrotronstrahlung in Deutschland 2009 - SNI-Portal

Der internationale KontextDie europäische Forschung mit Synchrotronstrahlung istsehr breit aufgestellt mit leistungsfähigen Maschinen im Niedrigenergiebereich(MAX-LAB, ELETTRA), Mittelenergiebereich(ALBA, ANKA, BESSY II, Diamond, DORIS III, SOLEIL, SLS) undHochenergiebereich (ESRF, PETRA III). Die genannten Quellenwerden bis auf die ESRF in nationaler Trägerschaft betriebenund befriedigen insbesondere den jeweiligen nationalen Bedarfan Synchrotronstrahlung. Die Mehrzahl der Maschinen decktdaher ein breites, zum großen Teil überlappendes Spektrum anAnwendungen der Synchrotronstrahlung ab. Die wachsendeZahl an Quellen und Strahlführungen hat dennoch nicht zueiner verminderten Nachfrage nach Strahlzeit an den einzelnenQuellen geführt. Da der steigende Bedarf an Synchrotronstrahlungdurch die vorhandenen und geplanten Quellen immernoch nicht abgedeckt wird, bleibt der Überbuchungsgrad anallen Quellen weiterhin hoch.Allgemein wird erwartet, dass die zunehmende Zahl vonStrahlführungen mit ähnlichen Kennzahlen zu einer Spezialisierungder Messplätze insbesondere im Hinblick auf optimierteProbenumgebungen und unterstützende Laboratorien vor Ortführen wird. Der damit verbundene erhebliche finanzielle Aufwandwird der Entwicklung zu thematischen Forschungsplattformenan den einzelnen Quellen Vorschub leisten, die nebender Grundversorgung der Nutzer mit Standardmessplätzen zueiner optimierten Bereitstellung von spezialisierten Messplätzenmit höchster Leistung führt. Aus der Sicht der Nutzer ist esdringend erforderlich, den Zugang zu diesen hochspezialisiertenMessplätzen europaweit und international zu öffnen, danationale Nutzergemeinden einzelner Länder in vielen Fällen zuklein sein werden, um den Bau und Betrieb derart spezialisierterStrahlführungen zu rechtfertigen. Als Beispiel für einenoptimierten Betrieb kann die Organisation der Nutzung der einzigeneuropäischen Quelle ESRF dienen. Hier hat eine breiteNutzergemeinschaft aus ganz Europa in einem gut eingespieltenAntragsverfahren Zugang zu hochspezialisierten Messplätzen.Dieses erfolgreiche Konzept hat dazu geführt, dasseuropäische Gruppen in vielen Gebieten der Forschung mitSynchrotronstrahlung weltweit die Spitzenstellung einnehmen.Ein illustratives Beispiel dafür sind Experimente der resonantenKernstreuung. Diese werden in Europa ausschließlich an derESRF betrieben, weil dort die dafür besten Strahlbedingungenzur Verfügung stehen. Deutsche Wissenschaftler nutzen nahezu50 % der bereitgestellten Messzeit. Aus Sicht der Forscher istdie Einrichtung entsprechender Verfahren zur Nutzung solchspezialisierter Experimentierplätze auch an den nationalenQuellen unbedingt erforderlich. Derartige Verfahren begünstigenneben der Bildung international führender und länderübergreifenderForschungscluster auch an nationalen Quellendie weitere Vernetzung von Forschungsaktivitäten auf europäischerEbene unter effizienter Nutzung der zur Verfügungstehenden Finanzmittel.Auf dem Gebiet der Freie-Elektronen-Laser ist die Dynamikder Entwicklung und damit auch die Konkurrenzsituation weltweitextrem hoch. Bei SPring-8 in Japan ist im letzten Jahr einFreie-Elektronen-Laser für den ultravioletten Spektralbereich inBetrieb gegangen; ein Freie-Elektronen-Laser für den hartenSpektralbereich befindet sich im Aufbau und soll 2011 ersteErgebnisse liefern. In den USA wird die Linear CoherentLight Source (LCLS) in Stanford in diesem Jahr zunächst mitweicher Röntgenstrahlung starten und ab 2010 ebenfalls harteRöntgenstrahlung liefern. Darüber hinaus wird am LawrenceBerkeley National Laboratory an einem Konzept für eine Freie-Elektronen-Laserquelle für mehrere gleichzeitige Nutzer im weichenRöntgenbereich gearbeitet und an der Cornell Universitätwird ein Energy-Recovery-Linac für den harten Spektralbereichentwickelt.In Europa wird bei ELETTRA mit dem FERMI-Projekt einFreie-Elektronen-Laser für ultraviolette Strahlung gebaut. Überlegungenfür weitere nationale Quellen gibt es in Schweden(MAX IV), in Frankreich (ARC-EN-CIEL), in Großbritannien (NewLight Source) und in der Schweiz (PSI-FEL). In Russland wird aneinem alternativen Konzept für einen Energy-Recovery-Linacgearbeitet.Vor diesem Hintergrund ist es sehr wichtig, dass Deutschlandseine führende Stellung auf dem Gebiet der Entwicklungund Nutzung von Strahlungsquellen, die eine hohe Zeitauflösungerlauben und gleichzeitig bis in den Röntgenbereichdurchstimmbar sind, mit Projekten wie FLASH II, dem Vollausbaudes European XFEL sowie BERLinPro ausbaut.Synchrotronstrahlung 20099