Neue Kavitäten erfolgreich in Betrieb genommen
Die neuen Kavitäten vor dem Einbau. © C. Jung /HZB
Hier ein Blick auf die Wasserhähne, die den Kühlwasserzufluss regeln. © C. Jung / HZB
Ein Herzstück von BESSY II sind vier Kavitäten, Hohlraumresonatoren, die dafür sorgen, dass die Elektronen im Speicherring die Energie wieder aufnehmen, die sie als Lichtpakete abgegeben haben. Die alten Kavitäten stammen noch aus den 1970er Jahren, sie waren bei DESY in Hamburg eingesetzt, dann bei BESSY I und seit 1998 bei BESSY II. „Doch langsam ist ihre Lebensdauer erreicht“, sagt Dr. Wolfgang Anders aus dem HZB Institut SRF Wissenschaft und Technologie. Der Experte war dafür verantwortlich, während des Sommer-Shutdowns zwei der vier alten Kavitäten durch neue Komponenten auszutauschen.
Ein Herzstück von BESSY II sind vier Kavitäten, Hohlraumresonatoren, die dafür sorgen, dass die Elektronen im Speicherring die Energie wieder aufnehmen, die sie als Lichtpakete abgegeben haben. Die alten Kavitäten stammen noch aus den 1970er Jahren, sie waren bei DESY in Hamburg eingesetzt, dann bei BESSY I und seit 1998 bei BESSY II. „Doch langsam ist ihre Lebensdauer erreicht“, sagt Dr. Wolfgang Anders aus dem HZB Institut SRF Wissenschaft und Technologie. Der Experte war dafür verantwortlich, während des Sommer-Shutdowns zwei der vier alten Kavitäten durch neue Komponenten auszutauschen.
Die neuen Kavitäten sind als EU-Projekt unter der Federführung des HZB entwickelt worden: Sie bestehen nach wie vor aus Kupfer, haben eine etwas komplexere Form, optimiert um unerwünschte Schwingungen, die sogenannten „Higher Order Modes“, wirkungsvoll zu unterdrücken. Solche Schwingungsmoden werden durch hohe Strahlströme angeregt und können zu Instabilitäten führen.
„Die neuen Kavitäten sind deutlich belastbarer, sie können Leistungen bis zu 80 Kilowatt aufnehmen, doppelt so viel wie die alten Kavitäten. Deshalb sind auch die Anforderungen an die Kühlung gestiegen“, erklärt Anders und verweist auf die Vielzahl von Kühlwasserleitungen rund um die neuen Kavitäten.
Derzeit ist der Strahlstrom bei BESSY noch reduziert, weil sich das Vakuum in den neuen Kavitäten nur langsam verbessert. „Über Weihnachten werden wir die Vakuumbedingungen normalisieren, so dass wir BESSY II danach mit vollem Strahlstrom fahren können“, sagt Anders.
Beim Sommer-Shutdown 2015 werden auch die beiden anderen alten Kavitäten ersetzt, so dass dann alle Vorteile der neuen Kavitäten zum Tragen kommen.
- BESSY II: Erster Film von Spinwellen im Nano-OszillatorSpin-Hall-Nano-Oszillatoren sind winzige Bauelemente auf Basis von ultradünnen CoFeB-Schichten. Sie wandeln Gleichstrom in Mikrowellensignale um und gelten als Option für eine besonders effiziente drahtlose Kommunikation oder für eine neue Technologie der Datenverarbeitung, die vom Gehirn inspiriert ist. Ein schwedisch-deutsches Team konnte nun an BESSY II zum ersten Mal die Magnetisierungsdynamik im Inneren eines solchen Spin-Hall-Nano-Oszillators abbilden, sozusagen filmen. Dazu nutzten sie die zeitaufgelöste Röntgen-Rastertransmissionsmikroskopie am MAXYMUS-Instrument. Die Abbildungen zeigen Merkmale von Spinwellen, die in den bisherigen indirekten Messverfahren nicht sichtbar waren. Die Studie ist in „Advanced Materials“ veröffentlicht.
- BESSY II: Hochaufgelöste Einblicke in einzelne Biomoleküle und KatalysatorenWinzige biologische Proben und sogar einzelne Biomoleküle können nun an der BESSY-II-Infrarot-Beamline unter lebensnahen Bedingungen in höchster Auflösung untersucht werden. Die nanoskalige Infrarotspektroskopie (s-SNOM) wurde dafür verbessert und gründlich validiert. Ultradünne Membrane auf Siliziumbasis ermöglichen dabei die Untersuchung im wässrigen Medium. Ein internationales Team um den HZB-Experten Dr. Alexander Veber konnte nach einem ersten Proof-of-Concept nachweisen, dass Nano-IR-Messungen in wässriger Umgebung mit den erwarteten Fernfeld-IR-Spektren übereinstimmen. Dieser methodische Fortschritt ermöglicht nun tiefere Einblicke in Biomaterialien, aber auch die Beobachtung katalytischer Prozesse in flüssigen Umgebungen.
- Neue Methode zeigt, wie molekulare Schalter von ihren Nachbarn beeinflusst werdenForschende der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) können erstmals direkt erkennen, wie die Umgebung eines molekularen Schalters dessen elektronische Struktur beeinflusst. Molekulare Schalter sind Moleküle, die sich durch äußere Einflüsse wie Temperaturänderungen zwischen zwei Zuständen umschalten lassen – ähnlich einem Schalter mit den Positionen „An“ und „Aus“. Solche Moleküle werden als mögliche Bausteine für künftige Datenspeicher oder Sensormaterialien erforscht. Mit Hilfe der magnetischen Terahertz-Spektroskopie an BESSY II konnten die Forschenden nun erstmals unterscheiden, ob benachbarte Moleküle in einem Material gleich oder anders geschaltet sind. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ erschienen.