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REPORT Textauszüge: © PSI Ohne High-Tech geht heute in der Forschung gar nichts mehr. Deshalb ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern und leistungsfähigen Industriepartnern besonders relevant für die ambitiösen Forschungsprojekte. Allen grossen Errungenschaften der Menschheit liegt das Streben, sich selbst zu übertreffen, zugrunde. Dazu ist das unablässige Forschen eine Voraussetzung. Das Grossprojekt SwissFEL des Paul Scherrer Instituts (PSI) soll den Forschenden ganz neue Einblicke ermöglichen. Ein zentraler Erfolgsfaktor für das wegweisende Projekt sind auch innovative Hersteller der benötigten Anlagen. Im Jahr 2016 soll am PSI die nächste neue Grossanlage in Betrieb gehen: der Röntgenlaser SwissFEL (Freier Elektronen-Laser). Er wird sehr kurze Pulse von Röntgenlicht mit Lasereigenschaften erzeugen. Damit werden Forschende extrem schnelle Vorgänge wie die Entstehung neuer Moleküle bei chemischen Reaktionen verfolgen, die detaillierte Struktur lebenswichtiger Proteine bestimmen oder den genauen Aufbau von Materialien klären können. Die Inbetriebnahme darf als Meilenstein in der Forschung bezeichnet werden, denn damit werden Einblicke eröffnet, wie sie mit den heute verfügbaren Methoden so nicht möglich sind. DIE 740-METER-ANLAGE Der SwissFEL wird für wissenschaftliche Untersuchungen extrem intensive und extrem kurze Blitze von Röntgenlicht erzeugen. Dieses Röntgenlicht wird im SwissFEL von sehr schnellen Elektronen abgestrahlt, die von starken 10
Sämtliche Messungen werden nach genau definierten Vorgaben während der ganzen Produktion und Montage durchgeführt und protokolliert. Vorschleifen, Fräsen und Schleifen – die Max Daetwyler AG setzt für die hochpräzise Bearbeitung auf eine leistungsfähige Kühlschmierstoff-Emulsion von MOTOREX. Die präzis klimatisierte Montageabteilung bei der Max Daetwyler AG in Ursenbach wurde spezifisch für den Zusammenbau der Undulatoren ausgelegt und bietet Platz für mehrere Anlagen. Magneten auf eine enge, schlangenförmige Bahn gezwungen werden. Denn Elektronen, die gezwungen werden, ihre Geschwindigkeit oder Richtung zu ändern, strahlen elektromagnetische Strahlen ab – je nach Art der Elektronenbewegung können das Radiowellen, sichtbares Licht oder eben Röntgenlicht sein. Die SwissFEL-Anlage erstreckt sich über eine Länge von knapp 740 Metern. Die unterirdische Anlage besteht aus vier Teilen: einem Injektor, einem Linearbeschleuniger, einer Anordnung von Undulatoren und natürlich Experimentiereinrichtungen. SPEZIELLES RÖNTGENLICHT Die Erzeugung des Röntgenlichts beginnt im Injektor 1 (siehe Skizze Seiten 12/13): Mit einem Lichtblitz werden Elektronen aus einer Metallplatte herausgeschlagen und durch ein elektrisches Feld vorbeschleunigt. Von dort fliegen sie zum Linearbeschleuniger 2 weiter, der sie mithilfe starker Mikrowellen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit bringt. Damit sind sie schnell genug, um in Undulatoren 3 – so nennen die Fachleute die verwendete Magnetanordnung – auf eine schlangenförmige Bahn geschickt zu werden. Dabei erzeugen die Elektronen die Röntgenlichtstrahlung von 6 Milliarden Elektronenvolt, die sich gleichsam mit der Gewalt einer Lawine zu dem einzigartig intensiven Röntgenlicht des SwissFEL verstärkt. Dazu werden am SwissFEL auf 60 Metern 12 Undulatoren mit je 1060 Magneten hintereinander angeordnet. Die nötige hohe Genauigkeit beim Aufbau der Undulatoren zu erreichen, ist eine Höchstleistung der Ingenieurkunst. Der so generierte Röntgenlichtstrahl wird zum Experimentierplatz 4 geleitet und steht nun den Forschenden dort für ihre Experimente zur Verfügung. DAS PAUL SCHERRER INSTITUT PSI UND DER SWISSFEL Das Paul Scherrer Institut PSI ist das grösste schweizerische Forschungszentrum für Natur- und Ingenieurwissenschaften. Am PSI werden Grundlagen- sowie angewandte Forschung in den Bereichen Materie und Material, Mensch und Gesundheit sowie Energie und Umwelt betrieben. Zudem entwickelt, baut und betreibt das PSI komplexe Grossforschungsanlagen. www.psi.ch www.psi.ch/info/film-zum-swissfel Film: © PSI Schauen Sie sich zum SwissFEL den aufschlussreichen Kurzfilm an. MOTOREX MAGAZINE 102 I JULI 2014 11
