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13.07.2011
Kryomodul der XFEL-Bauart läuft zum ersten Mal im Dauerstrich- und lang gepulsten Betriebsmodus
Der Dauerstrich- und lang-gepulste Betriebsmodus des supraleitenden XFEL Linearbeschleuniger bietet eine attraktive Möglichkeit, das experimentelle Potential dieser zurzeit im Bau befindlichen europäischen Forschungsanlage zu steigern. Am Mittwoch, 7. Juli 2011, wurde ein zweiwöchiger Test erfolgreich abgeschlossen, in dem ein Kryomodul der Art, die später einmal in den European XFEL-Linearbeschleuniger eingebaut werden soll, zum ersten Mal im Dauerstrich- und lang gepulsten Betriebsmodus lief - mit Beschleunigungsgradienten von jeweils bis zu 5,5 MV/m und 11,5 MV/m.
Gleich im ersten Anlauf erreichten die Beschleunigungsgradienten aller acht Resonatoren eine Stabilität von besser als 10-3 rms, sowohl bei Pulsen von 300 ms als auch im Dauerstrichmodus. Aus diesen ersten experimentellen Ergebnissen ist zu erwarten, dass die Stabilität durch eine geeignete Steuerungselektronik (LLRF), die für den zweiten Testbetrieb im Herbst dieses Jahres zur Verfügung stehen wird, weiter verbessert werden kann.
Die neuen Betriebsarten benötigen neue Hochfrequenzverstärker als Ersatz für die Hochleistungs-Klystrons. Klystrons dieser Art werden zurzeit bei FLASH verwendet und liefern nur eine Hochfrequenzleistung mit kurzen Pulsen von 1,5 ms. Für den Test wurde der Prototyp einer 80 kW Röhre mit induktivem Ausgang verwendet, der von der in den USA ansässigen CPI Company entwickelt und gebaut wurde. Diese Röhre wurde durch das erste EuroFEL-Programm finanziert, an dem DESY in den Jahren 2005 bis 2007 beteiligt war und für das es 2005 den Vorschlag für ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm für den lang gepulsten Betriebsmodus einbrachte.
Dieses vielversprechende Ergebnis ist ein erster Schritt zu mehr Flexibilität für den Betrieb des European XFEL und FLASH, und möglicherweise auch für weitere FEL-Anlagen mit Linearbeschleunigern, die auf TESLA-Technologie basieren. Die jetzt durchgeführten Experimente am Kryomodul-Teststand (CMTB) wurden im Juni 2010 auf dem ersten DESY-Beschleuniger-Ideenmarkt vorgeschlagen. Die Entwicklung von supraleitender Hochfrequenztechnologie im Dauerstrich-Betriebsmodus ist Teil des kürzlich bewilligten Beschleuniger-Entwicklungsprogramms ARD. Dieses erste Experiment konnte in relativ kurzer Zeit von DESY in Zusammenarbeit mit der Technischen Universitäten Lodz, der Technischen Universität Warschau und dem Soltan Institute for Nuclear Studies in Swierk vorbereitet und durchgeführt werden.
Beteiligte DESY-Gruppen:
