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HK: Physik der Hadronen und Kerne

HK 30: Plenarsitzung

HK 30.1: Invited Talk

Wednesday, March 24, 1999, 09:30–10:15, P

Elektronenbeschleuniger für Freie-Elektronen-Laser ^⋆ — •Achim Richter — Institut für Kernphysik, Technische Universität Darmstadt, Schloßgartenstr. 9, D-64289 Darmstadt, und Wissenschaftskolleg zu Berlin, Wallotstr. 19, D-14193 Berlin

Elektronenbeschleuniger, die bisher vornehmlich für den Einsatz in der Kern- und Teilchenphysik konzipiert und gebaut worden sind, gewinnen zunehmend auch für andere Forschungsrichtungen und Anwendungen in vielen Bereichen an Bedeutung. Mit ihnen wird intensive Photonenstrahlung erzeugt, von der die Synchrotronstrahlung das herausragendste Beispiel ist. Daneben ist aber in den letzten Jahren weltweit auch besonders die Nutzung von Elektronenbeschleunigern als Treiber für Freie–Elektronen–Laser entwickelt worden.

Der relativistische Elektronenstrahl produziert in einem periodischen, transversalen Magnetfeld eines Undulators kohärente Strahlung. Die Änderung der Elektronenenergie oder der Undulatorfeldstärke erlaubt es, die Wellenlänge über einen weiten Bereich durchzustimmen. Da das Lasermedium aus Elektronen im Vakuum besteht, die auch für die Verstärkung der Strahlung in allen Spektralbereichen verantwortlich sind, können in einem FEL hohe Spitzenleistungen erzielt werden.

Im Vortrag werden die hauptsächlich verwendeten Beschleuniger/Undulator–Kombinationen erörtert. Am Beispiel des FEL, der vom supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S–DALINAC getrieben wird und als erster FEL in Deutschland seit zwei Jahren erfolgreich im Infraroten arbeitet, wird das Prinzip des FEL exemplarisch dargestellt. Als Prototyp für einen FEL an einem Speicherring wird das Dortmunder DELTA–Projekt diskutiert, bei dem Strahlung im Ultravioletten erwartet wird. Weiterhin wird das zur Erzeugung von intensiven, monoenergetischen Photonen im Röntgenbereich durch das Self-Amplified-Spontaneous-Emission–Prinzip (SASE) bei DESY angestrebte Verfahren anhand des TESLA FEL–Projekts vorgestellt, das zwar einen Undulator, aber keine optische Kavität mehr benötigt und weltweit einmalig ist. Schließlich wird die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der FEL in Deutschland im Kontext der weltweiten Aktivitäten betrachtet.
^⋆ Gefördert durch das Graduiertenkolleg ‘Physik und Technik von Beschleunigern’.