Aus der Forschung
Laser-Teilchenbeschleunigung in der ELBE - Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen im HZDR: In dieser Kammer trifft der Lichtstrahl des Hochleistungslasers auf den Elektronenstrahl des ELBE-Beschleunigers. Ziel ist die Erzeugung brillanter Röntgenstrahlung. Bild: HZDR/Frank Bierstedt
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Eine neue ELBE in Dresden
Mit einem gemeinsamen Knopfdruck haben Sachsens Ministerpräsident Stanislaw Tillich und Strahlungsquellen-Leiter Dr. Peter Michel vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) am 28. Februar die neue ELBE zum Laufen gebracht. Im Gegensatz zu ihrer Namenspatin bewegt ELBE jedoch kein Wasser, sondern Elektronen: Sie ist ein sogenannter „Elektronen-Linearbeschleuniger mit hoher Brillanz und geringer Emittanz“. Die Abkürzung ELBE bezeichnet nun auch das Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen im HZDR. Nach dem 55 Mio. Euro-Ausbau ist ELBE Sachsens größtes Forschungsgerät.
Kernstück der ELBE ist ein Beschleuniger, der Elektronen bis auf eine Energie von 40 Megaelektronenvolt oder nahezu Lichtgeschwindigkeit bringen kann. Neben Elektronen können die Strahlenquellen von ELBE auch andere Elementarteilchen wie Protonen, Positronen oder Neutronen sowie Röntgen- und Gammastrahlung erzeugen. Zur ELBE gehört zudem der Hochleistungslaser DRACO, der mit seinen 150 Terawatt bereits jetzt eine Intensität erreicht, als würde man die gesamte Sonnenenergie, die auf die Erdoberfläche trifft, auf einer Bleistiftspitze konzentrieren.
Elektronenquelle und Hochleistungslaser sind einzeln schon wertvolle Werkzeuge, um Eigenschaften von Funktionsmaterialien wie Halbleitern zu untersuchen. Aber in Kombination bieten sie eine ganz besondere Möglichkeit: Prallen Elektronen- und Laserstrahl aufeinander, wirken die Elektronen wie ein Spiegel und verschieben die Wellenlänge des Lasers. So lassen sich ultrakurze Röntgenpulse erzeugen, mit denen zum Beispiel atomare Strukturen von Materialien oder biologische Prozesse sichtbar werden.
Wie andere Strahlungsquellen sendet ELBE nur kurze Pulse und keine dauerhafte Strahlung aus. Einzigartig ist aber ihre Fähigkeit, diese hochenergetischen Strahlungspulse ohne Pause beliebig oft wiederholen zu können. Dazu kommt, dass ELBE nicht nur den HZDR-Forschern zur Verfügung steht, sondern jeder Wissenschaftler Messzeit buchen kann – ganz im Sinne der Helmholtz-Mission, Großgeräte zu entwickeln und für die Wissenschaft frei zugänglich zu betreiben.
