Europäischer Röntgen-Laser
Die stärksten Röntgenblitze der Welt
Nach acht Jahren Bauzeit geht eine der größten wissenschaftlichen Maschinen in Betrieb: der Europäische Röntgen-Laser XFEL in Hamburg. Das 1,2 Milliarden Euro teure Gerät soll neue Einblicke in unterschiedliche Stoffe wie Nano-Materialien, Proteine und Mineralien schaffen - und damit nicht nur die Grundlagenforschung unterstützen.
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Physiker Winfried Decking im Forschungszentrum DESY Hamburg im European XFEL oder Europäische Röntgenlaser (Frank Grotelüschen )
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Europäischer Röntgen-Laser - Die stärksten Röntgenblitze der Welt
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Die freien Elektronen für den European XFEL werden auf dem DESY-Gelände in Hamburg-Bahrenfeld erzeugt (siehe Injektorkomplex rechts). Zunächst werden die Elektronen im Haupttunnel auf gerader Strecke beschleunigt, bevor sie am Osdorfer Born (Mitte) und in Schenefeld (links) auf insgesamt fünf Undulatorstrecken für die Lichterzeugung verteilt werden. In der ersten Ausbaustufe sind drei dieser Undulatorstrecken vorgesehen. Die Elektronen werden aus dem Strahlrohr entfernt, sodass an den Messplätzen in Schenefeld nur noch das wertvolle Röntgenlicht ankommt.
Schema eines Freie-Elektronen-Laser
Schematische Darstellung eines Freie-Elektronen-Lasers: In einem linearen Teilchenbeschleuniger werden Elektronen mithilfe von supraleitenden Resonatoren auf hohe Energien gebracht und anschließend durch eine besondere Magnetanordnung („Undulator“) auf einen Slalomkurs geschickt. Dabei senden sie laserartig gebündelte Strahlung im Röntgenbereich aus.
Strukturanalyse von Biomolekülen
Ein Röntgenlaserpuls aus einem Freie-Elektronen-Laser beleuchtet ein injiziertes Biomolekül. Dabei streut es einen Teil der Röntgenstrahlen, sodass ein Beugungsmuster entsteht. Eine Kamera zeichnet das Beugungsmuster auf, das Informationen über die Struktur des Moleküls enthält. Mithilfe von Messungen zahlreicher solcher Beugungsbilder an unterschiedlich ausgerichteten Kopien des gleichen Biomoleküls können die Wissenschaftler dessen dreidimensionale Struktur entschlüsseln
Erzeugung eines Plasmas
Mit einem Röntgenlaser wie dem European XFEL lassen sich Plasmen erzeugen, die so heiß wie das Innere riesiger Sterne sein können. Zugleich bietet sich die Möglichkeit, mit einem Teil des Röntgenlaserstrahls die erzeugten Plasmen zeitlich aufgelöst zu untersuchen und so den Plasmazustand zu erforschen.
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European XFEL ? ein Röntgenlaser der Superlative
