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target WISSENSCHAFT Hochpräzises Synchronisierungssystem für FAIR-Beschleuniger In der Abteilung Hochfrequenztechnik des GSI wurde ein Synchronisierungssystem entwickelt, mit dem in Zukunft die Beschleunigeranlagen von FAIR gesteuert werden können. Michael Bousonville hat dafür im Rahmen seiner Doktorarbeit an der TU Darmstadt ein Lichtwellenleitersystem realisiert. FAIR wird aus acht Kreisbeschleunigern und zwei Linearbeschleunigern bestehen. Bis zu vier Experimente werden im Parallelbetrieb zeitgleich durchgeführt werden. Für den Betrieb dieser komplexen Anlage ist eine präzise Steuerung notwendig. Die Ionenstrahlen durchlaufen einen Kreisbeschleuniger mehrere Millionen Mal, um die Höchstgeschwindigkeit von fast 300.000 km/s zu erreichen. Dafür müssen die Beschleunigungsfrequenzen und -spannungen aufeinander abgestimmt und synchron von Umlauf zu Umlauf angesteuert werden. Genau das leistet das neu entwickelte Synchronisierungssystem. Seite 8 Der Ingenieur hat ein aus optischen und elektronischenKomponenten bestehendes System entwickelt, das synchrone Taktsignale mit einer Synchronisierungsgenauigkeit von 22 Pikosekunden bereitstellt. Die Beschleunigung der Ionenstrahlen erfolgt über Hochfrequenzspannungen, die an mehreren Stellen eines Beschleunigerrings in so genannten Kavitäten erzeugt werden. Es ist notwendig, die Hochfrequenzspannungen zeitlich so zu steuern, 100 m UNILAC dass die Teilchen beim Passieren einer Kavität die für die Beschleunigung optimale Spannung erfahren. Die Herausforderung liegt in einer Synchronisierung der Kavitäten. Die außerordentlich hohe Präzision wurde durch den Einsatz eines optischen Netzwerks in Verbindung mit p-LINAC Plasmaphysik Atomphysik Die Beschleunigerkavität bringt die geladenen Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten. In der FAIR-Anlage müssen mehrere Kavitäten miteinander synchronisiert werden, um optimale Teilchenbeschleunigung zu erreichen. SIS18 HESR PANDA RESR/ CR NESR SIS100/300 CBM Produktion seltener Isotope Super-FRS dem bisher in diesem Bereich noch nicht verwendeten Wellenlängen-Multiplex- Verfahren sowie digitaler Frequenzgeneratoren erreicht. Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Michael Bousonville, GSI Produktion von Antiprotonen FLAIR existierende Anlage neue Anlage Experimente Die geplante FAIR-Beschleunigeranlage (rot) besteht aus acht Beschleunigerringen und zwei Linearbeschleunigern. Das nun entwickelte Synchronisierungssystem ermöglicht einen optimalen Betrieb der verschiedenen Beschleunigerringe.
Drei neue Experiment-Aufbauten für die Materialforschung wurden am 12. März 2009 an der Beschleunigeranlage des GSI Helmholtzzentrums eingeweiht. GSI, das Helmholtz-Zentrum Berlin und die Universitäten Darmstadt, Dresden, Göttingen, Heidelberg, Jena und Stuttgart haben sie in gut zwei Jahren Planungs- und Aufbauzeit gemeinsam errichtet. An den neuen Experiment- Aufbauten können Wissenschaftler unter anderem Materialien untersuchen, die in Satelliten, der Raumfahrt oder in der zukünftigen Beschleunigeranlage FAIR eingesetzt werden, oder mit Ionenstrahlen neue Nanostrukturen herstellen. Die ersten Experimente sind bereits gestartet. Der Aufbau der neuen Experimentanlagen war eine strategische Entscheidung der Helmholtz-Gemeinschaft, die Materialforschung mit Ionenstrahlen am GSI zusammenzuführen. Die Materialforschung am Ionenstrahllabor des Helmholtz-Zentrums Berlin wurde im GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung Ausgabe Nr. 2 Professor Hans Hofsäss, Sprecher der Nutzergruppen der Universitäten, Professor Karlheinz Langanke, Forschungsdirektor des GSI, und Professor Reinhard Neumann, Leiter der GSI-Materialforschung, gaben den Startschuss zur Inbetriebnahme der drei neuen Experimentierplätze. Satellitentechnik und Nanostrukturen – Einweihung von drei neuen Experiment-Aufbauten in der GSI-Materialforschung Zuge dieser Entscheidung eingestellt. Etliche Komponenten wurden von dort zu GSI verlagert. An den neuen Experiment-Aufbauten werden in Zukunft gemeinsame Kompetenzen gebündelt und effi zient genutzt. Die Helmholtz- Gemeinschaft hat die Zusammenführung der Materialforschung mit Ionenstrahlen am GSI mit etwa 700.000 Euro gefördert. Zusätzlich haben die Universitätsgruppen, die künftig am GSI forschen werden, neue Komponenten entwickelt und aufgebaut. Wissenschaftler werden an den neuen Messplätzen die Wirkung von Ionenstrahlen auf verschiedene Materialien untersuchen. Dies ist zum Beispiel wichtig, um herauszufi nden, welche Materialien für Satellitentechnik und Raumfahrt geeignet sind. Beim Einsatz im All sind die Materialien ununterbrochen der kosmischen Strahlung ausgesetzt. Ihre Funktionsfähigkeit darf dadurch nicht beeinträchtigt werden. Dies ist auch für Materialien von großer Bedeutung, die für die zukünftige Beschleunigeranlage FAIR eingesetzt werden sollen. Auch dort sind bestimmte Bauteile einer Bestrahlung mit Ionen ausgesetzt. Die Herstellung von Nanostrukturen ist ein weiteres Forschungsfeld in der Materialforschung. Mit Ionenstrahlen können zum Beispiel extrem dünne und lange Kanäle, mit einem Durchmesser von etwa zehn Nanometern und einer Länge von bis zu 100 Mikrometern hergestellt werden. Wissenschaftler wollen die Eigenschaften und mögliche Anwendungsgebiete dieser und anderer Nanostrukturen untersuchen. Forschergruppen aus etwa zehn Ländern, darunter zehn deutsche Universitäten, haben knapp 50 Anträge für Experimente an den neuen Messaufbauten gestellt. Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Christina Trautmann, GSI Seite 9
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