Der Plot für Experten: Die vier Cavities, die bei Fermilab vorbereitet und einzeln getestet wurden (blaue und cyane Balken), erbrachten bei DESY die gleiche hervorragende Leistung beim Test des gesamten Systems (rote und gelbe Balken).

Zurzeit wird der 260 Meter lange Freie-Elektronen Laser FLASH grundlegend überarbeitet. Eine wichtige Komponente, die neu in den FLASH-Linearbeschleuniger eingesetzt wird, ist ein supraleitendes 3,9-Gigahertz-Modul, das mit der dreifachen Frequenz der normalen Module arbeitet. Dieses von Fermilab gefertigte Modul hat jetzt umfangreiche Tests bestanden. Wenn es in FLASH in Betrieb geht, soll es die Elektronenpakete im Beschleuniger so formen, dass intensiveres FEL-Licht erzeugt wird.

Die gerade abgeschlossenen Hochfrequenztests in DESYs Kryomodulteststand (CMTB) erbrachten ein hervorragendes Ergebnis. Die vier supraleitenden Cavities im Modul wurden mit einem durchschnittlichen Beschleunigungsgradienten von 23 Megavolt pro Meter (MV/m) betrieben und übertrafen so den Designwert von 14 MV/m um 65 Prozent. Auch die mit Hilfe einer Digitalsteuerung erreichte Stabilität der Hochfrequenz übertrifft die anspruchsvollen Anforderungen für FLASH.

Das 3,9-GHz-Modul soll die Leistung von FLASH nach dem Neustart des Lasers im Frühjahr wesentlich verbessern. Das Ziel ist eine bessere Kompression der Teilchenpakete und somit mehr Flexibilität in den Teilchenpaket-Parametern für den FEL-Prozess.

Die bei FLASH eingesetzte supraleitende Beschleunigertechnologie soll ebenfalls im European XFEL und in den Zukunftsprojekten wie Project-X am Fermilab und International Linear Collider (ILC) verwendet werden. Seit 1997 dient FLASH als Testanlage für die internationale TESLA Technology Collaboration, die supraleitende 1,3-Gigahertz-Hochfrequenztechnologie für Linearbeschleuniger entwickelt. DESY und Fermilab sind Gründungsmitglieder dieser Kollaboration, und das 3,9-Gigahertz-Modul ist ein weiteres Beispiel für die fruchtbare Zusammenarbeit beider Institute.

Das bei Fermilab gebaute ACC39-Modul mit dem Vakuum-Einkoppler und den Hohlleiter-Systemen, montiert auf dem Kryomodul-Teststand (CMTB) bei DESY.

Das 3,9-Gigahertz-Modul wurde von Fermilab entwickelt und gebaut. Weil es aber mit der dreifachen Frequenz der 1,3-Gigahertz-TESLA-Cavities betrieben wird, musste nicht nur die Bauweise der supraleitenden Cavities komplett überarbeitet werden, sondern auch die bisherigen Produktions- und Aufbereitungsmethoden. DESY liefert das gesamte Hochfrequenz-Versorgungssystem für das Modul, bestehend aus einer Hochspannungs-Stromversorgung und einem Klystron, der Steuerung der Hochfrequenz, dem Vakuumsystem für die Einkoppler, der Elektronik für den Cavity-Tuner-Motor und dem Interlocksystem für die Hochfrequenzversorgung. Weitere Forschungsinstitute aus den USA, die zur TESLA Technology Collaboration gehören, wie das Thomas Jefferson National Laboratory, die Cornell University und das Argonne National Laboratory, leisteten mit ihren Vorschlägen und der Durchführung verschiedener Produktionsstufen ebenfalls einen wichtigen Beitrag zum 3,9-Gigahertz-Modul.

Im April wurde das zusammengebaute Modul per Flugzeug und LKW vom Fermilab zu DESY transportiert. Nach zahlreichen Untersuchungen und der Überarbeitung der Cavity-Aufhängung wurde das Modul für den ersten vollständigen Systemtest auf dem Kryomodul-Teststand bei DESY installiert. Dazu wurde der Teststand, der auf 12 Meter lange 1,3-Gigahertz-Module ausgelegt ist, für das zwei Meter lange Modul umgebaut und mit einer 3,9-Gigahertz-Hochfrequenzversorgung ausgerüstet. Außerdem wurden der Aufbau der Hochfrequenz-Station, der Hochfrequenz-Steuerung und Verfahren und Software angepasst, die normalerweise für die Tests der 1,3-Gigahertz-Module benutzt werden.

Die ersten Tests des kompletten Moduls zeigten jetzt, wie gut die von den beiden Forschungszentren entwickelten Apparaturen zusammenpassen, und dass ihre Leistung die Planungsziele weit übertreffen.