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Brilliantes Licht des ersten kommerziell erhältlichen supraleitenden Undulators

Brilliantes Licht des ersten kommerziell erhältlichen supraleitenden Undulators
Date: Mai 2018 links:

Das Cover der Mai/Juni-Ausgabe von Synchrotron Radiation News (SRN) zeigt den neuen supraleitenden Undulator SCU20, der für die Serienproduktion optimiert ist. SCU20 ist im Karlsruhe Research Accelerator, dem Elektronenspeicherring KARA in der KIT Light Source installiert. Das Cover hebt den Artikel von S. Casalbuoni et al hervor.

Referenz: S. Casalbuoni, N. Glamann, A. Grau, T. Holubek, D. Saez de Jauregui, S. Bauer, C. Boffo, T. Gerhard, M. Turenne, and W. Walter (2018), "Superconducting Undulators: From Development towards a Commercial Product", Synchrotron Radiation News, 31:3, 24-28, DOI: 10.1080/08940886.2018.1460171

Brilliantes Licht des ersten kommerziell erhältlichen supraleitenden Undulators

Cover Bild - Brilliantes Licht des ersten kommerziell erhältlichen supraleitenden Undulators
Cover der Mai / Juni-Ausgabe von Synchrotron Radiation News (SRN). Foto: M. Breig / KIT, Titelbild: SRN Tayler & Francis

Das Cover der Mai/Juni-Ausgabe von Synchrotron Radiation News (SRN) zeigt den neuen supraleitenden Undulator SCU20, der für die Serienproduktion optimiert ist. SCU20 ist im Karlsruhe Research Accelerator, dem Elektronenspeicherring KARA in der KIT Light Source installiert. Für die Textversion in Englisch siehe hier.

Undulatoren sind die Arbeitspferde in modernen Synchrotron-Lichtquellen

Undulatoren sind Magnetsysteme die arbeiten in Synchrotrons auf der ganzen Welt und dienen als Quellen für die intensivsten Röntgenstrahlen. Sie sind das Herzstück von Synchrotrons und liefern brillantes Röntgenlicht für eine Vielzahl von Anwendungen und wissenschaftliche Disziplinen wie Materialwissenschaften, Biologie, Umweltwissenschaften, Physik, Chemie und Medizin. Supraleitende Undulatoren gehören zu den technologisch fortschrittlichsten Elemente von gegenwärtigen und neuartigen Beschleunigern.

Was ist ein Undulator?

Ein Undulator ist eine Anordnung von Dipolmagneten mit alternierender Magnetfeldrichtung. Die in einem Beschleuniger gespeicherten ultrarelativistischen Elektronen werden von einem Undulator auf eine quasi-sinusförmige, undulierende Flugbahn gelenkt. Supraleitende Undulatoren sind gegenüber der heutigen Permanentmagnettechnologie vorteilhaft, da sie bei gegebener Geometrie stärkere Magnetfelder erzeugen. Somit können Anwendungen an Synchrotronlichtquellen von einem höheren Photonenfluss am Ort der Proben und Detektoren sowie von kürzeren Wellenlängen und höheren Photonenenergien, die von supraleitenden Undulatoren bereitgestellt werden, profitieren.

Eine erfolgreiche Zusammenarbeit für benutzerfreundliche supraleitende Undulatoren

Das KIT und die Bilfinger Noell GmbH arbeiten erfolgreich an der Entwicklung supraleitender Undulatoren (SCUs) für heutige und zukünftige Lichtquellen. Die entwickelten Undulatoren sind mit NbTi-Draht umwickelt. Sie sind kryogenfrei, daher wird kein flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff benötigt, was die Handhabung sehr vereinfacht. Diese SCUs zeichnen sich zudem dadurch aus, dass sie eine variable Lücke aufweisen, was die Inbetriebnahme und den Betrieb enorm erleichtert. Der erste wichtige Meilenstein war 2015 der erfolgreiche Test eines planaren supraleitenden Undulators mit 15 mm Periodenlänge (SCU15) in der KIT-Lichtquelle. Zum ersten Mal wurde der Vorteil der Technologie von höheren Spitzenmagnetfeldern über Permanentmagnet-Undulatoren für ein Gerät mit voller Funktionslänge bewiesen. Diese Tests lieferten das notwendige Wissen, um einen neuen vollwertigen supraleitenden Undulator mit 20 mm Periodenlänge (SCU20) zu entwickeln, der jetzt serienreif ist.

SCU20: schnelle Installation und bereit für Nutzer

SCU20 erzeugt nun hochbrillante Röntgenstrahlung für die NANO-Beamline und ist derzeit im Karlsruhe Research Accelerator, dem Elektronenspeicherring KARA an der KIT-Lichtquelle, installiert. Die Installation in KARA bis zum ersten Licht war außergewöhnlich schnell und innerhalb eines Monats abgeschlossen. In dem veröffentlichten Artikel in Synchrotron Radiation News (SRN) stellen die Autoren fest: "SCU20 ist das weltweit erste kommerziell erhältliche Produkt: ein robustes Gerät mit vernünftigen Lieferzeiten, einfacher Handhabung während Installation und Betrieb."