Themen: Forschungsreaktor (90) Quantenmaterialien (28)

Nachricht    23.01.2014

Zieleinlauf für den Hochfeldmagneten am Helmholtz-Zentrum Berlin

Trotz Wintereinbruch ist der Hochfeldmagnet ohne Komplikationen in Berlin angekommen. In den nächsten Monaten wird der Magnet an die Kälte- und Stromversorgung und den Neutronenleiter angeschlossen. Foto: HZB/Phil Dera

Verladen der wertvollen Fracht: Ein Schwerlastkran hob den ca. 20 Tonnen schweren Hochfeldmagneten vom LKW in die Montagehalle. Foto: HZB/Phil Dera

Der Hochfeldmagnet (HFM) für Neutronenstreuung hat am Donnerstag, den 23. Januar um 9 Uhr die Pforte des Helmholtz-Zentrum Berlin in Wannsee passiert, wo das HZB-Projektteam um Dr. Peter Smeibidl ihn freudig entgegennahm. Zwei Tage zuvor, am 21. Januar begann die Reise für das ca. 20 Tonnen schwere wissenschaftliche Gerät im italienischen Chivasso, nahe Turin. Die 1.200 Kilometer lange Route verlief ohne Zwischenfälle und führte durch Mailand, den St. Gotthardt-Tunnel, Zürich, Stuttgart nach Berlin.

Für das HZB-Team bricht nun die letzte Phase eines umfangreichen, aber spannenden Projekts an: sie können den Magneten nun endlich in Berlin aufbauen und an den vorgesehenen Neutronenleiter anschließen. Zuvor haben sie bereits die notwendige Infrastruktur für die Strom- und Kälteversorgung aufgebaut.

Mit dem neuen Magneten können Forscherinnen und Forscher ihre Proben einem Magnetfeld von bis zu 25 Tesla aussetzen, während sie sie mit Neutronen aus dem BER II bestrahlen. Dies ist weltweit einmalig. Bislang sind mit Neutronenstreuung lediglich Magnetfelder bis 17 Tesla kombinierbar. Von Messungen unter diesem deutlich höheren Magnetfeld versprechen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Erkenntnisse zum Beispiel für die Forschung an supraleitenden Materialien.

Die Entwicklungsarbeit an dem Hochfeldmagneten begann im Jahr 2007, nachdem der Kooperationsvertrag zwischen dem damaligen Hahn-Meitner-Institut und dem "National High Magnetic Field Laboratory" in Tallahassee (MagLab) über die gemeinsame Entwicklung des HFM unterschrieben wurde.

Die Experten des MagLab haben seither die supraleitende Spule, das Herzstück des Magneten, gefertigt (Film: The Making Off). Erst im Oktober 2013 endete diese wichtige Etappe. Die supraleitende Spule wurde mit einem Transportflugzeug nach Europa überführt (Pressemitteilung vom 10.10.2013). In Chivasso (Italien) haben die Experten der Firma Criotec den für die Kühlung notwendigen Kryostaten entwickelt und die Spule in diesen eingebaut.

Die Ankunft des Magneten am Helmholtz-Zentrum Berlin erfolgt nun einen Monat früher als ursprünglich geplant. Bevor aber der Magnet von den Forscherinnen und Forschern genutzt werden kann, stehen noch weitere Arbeitsschritte an:

Zunächst muss der Magnet in der für ihn vorgesehenen Montagehalle aufgebaut und die normalleitende Spule eingebaut werden. Voraussichtlich im Sommer dieses Jahres soll er das erste Mal sein maximales Magnetfeld bei einem Strom von 20.000 Ampere erreichen. Anschließend wird der Magnet an seinen endgültigen Standort in die Neutronenleiterhalle gebracht. „Auf diesem Weg kann zwar noch der eine oder andere Stolperstein liegen, aber wir sind zuversichtlich, dass wir auch diese Hürde nehmen werden“, sagt Dr. Hartmut Ehmler, der das Projekt seit 2007 koordiniert.

Die neu aufgebaute Stromversorgung und die Kühlanlage waren in den vergangenen Monaten umfangreichen Leistungstests unterzogen worden und sind nun bereit für den „richtigen“ Magneten.

An dem Neutroneninstrument EXED wird der Hochfeldmagnet Magnetfelder bis zu 25 Tesla erzeugen. Magnetismus spielt in der Grundlagen- und Materialforschung eine wichtige Rolle, um die Eigenschaften und das Verhalten verschiedener Materialien zu verstehen. Experimente mit Neutronen sind besonders geeignet, um diese magnetischen Materialstrukturen zu untersuchen. Forscherinnen und Forscher hoffen, dass sie durch die einzigartigen Experimentiermöglichkeiten mit den extrem hohen Magnetfeldern neue Phänomene entdecken und vielversprechende Materialien wie Supraleiter besser verstehen lernen.

Die Entwicklung und der Bau des Hochfeldmagneten ist vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Februar 2007 bewilligt worden. Der Gesamtumfang der Investitionen beträgt rund 20 Millionen Euro bei einer Bau- und Entwicklungszeit von rund 7 Jahren.

Links:

  • Film: The Making Of a Highfield Magnet (engl. mit dt. UT)
  • Pressemitteilung Tellahassee: MagLab to Celebrate Significant Milestone in Large-Scale Magnet Project
  • Der HFM im Überblick

(sz/ih)


           



Das könnte Sie auch interessieren
  • <p>Experimente an der Femtoslicing-Anlage von BESSY II zeigten den ultraschnellen Drehimpulsfluss von Gd- und Fe-Spins zum Gitter w&auml;hrend der Entmagnetisierung der GdFe-Legierung.</p>SCIENCE HIGHLIGHT      10.05.2019

    Laserinduzierte Spindynamik in Ferrimagneten: Wohin geht der Drehimpuls?

    Durch intensive Laserpulse kann die Magnetisierung eines Materials sehr schnell manipuliert werden. Magnetisierung wiederum ist fundamental mit dem Drehimpuls der Elektronen im Material verbunden. Ein Forscherteam des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) konnte nun an BESSY II den Drehimpulstransfer in einer ferrimagnetischen Eisen-Gadolinium-Legierung im Detail verfolgen. Dabei gelang es ihnen, am Femtoslicing-Experiment bei BESSY II die ultraschnelle optische Entmagnetisierung zu vermessen und deren grundlegende Prozesse und Geschwindigkeitsgrenzen zu verstehen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht. [...]


  • <p>Wie Lithium in die Silizium-Anode einwandert, hat das Team mit Neutronenstrahlen (rote Pfeile) gemessen.</p>SCIENCE HIGHLIGHT      28.01.2019

    Batterien mit Siliziumanoden: Neutronenexperimente zeigen, wie Oberflächenstrukturen die Kapazität reduzieren

    Theoretisch könnten Anoden aus Silizium zehnmal mehr Lithium-Ionen speichern als die Graphit-Anoden, die seit vielen Jahren in kommerziellen Lithium-Batterien eingesetzt werden. Doch bisher sinkt die Kapazität von Silizium-Anoden mit jedem weiteren Lade-Entladezyklen stark ab. Nun hat ein HZB-Team mit Neutronenexperimenten am BER II in Berlin und am Institut Laue-Langevin in Grenoble aufgeklärt, was an der Oberfläche der Siliziumanode während des Aufladens passiert und welche Prozesse die Kapazität reduzieren. [...]


  • <p>Die Modellierung bezieht sich auf eine kubische Kristallstruktur (Pyrochlor-Gitter). Dabei wurden magnetische Wechselwirkungen nicht nur zwischen&nbsp; n&auml;chsten Nachbarn einbezogen, sondern auch noch zu den &uuml;bern&auml;chsten Nachbarn (siehe Zeichnung).</p>SCIENCE HIGHLIGHT      21.01.2019

    Neue Erkenntnisse über magnetische Quanteneffekte in Festkörpern

    Mit einer neuen theoretischen Methode gelang es einer internationalen Kooperation erstmals, magnetische Quanteneffekte im bekannten 3D Pyrochlor-Heisenberg-Modell systematisch zu untersuchen. Überraschende Erkenntnis: nur bei kleinen Spinwerten bilden sich quantenphysikalische Phasen. [...]




Newsletter