Center for Free-Electron Laser Science, DESY
The Hamburg Center for Ultrafast Imaging, Universität Hamburg
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA
Wie schrumpft man einen Beschleuniger? Vom Europäischen Röntgenlaser zur kompakten Röntgenquelle
In diesen Monaten wird in Hamburg der Europäische Röntgenlaser, ein Freier-Elektronen Laser im harten Röntgenbereich (European XFEL), in Betrieb genommen. Das Kernstück der Anlage ist ein etwa 2,5 Kilometer langer supraleitender Beschleuniger, welcher Elektronen auf bis zu 17 GeV beschleunigt, bevor Sie auf einem 1 Kilometer langen Slalomkurs gesandt werden, erzwungen durch starke periodische magnetische Felder, sogenannte Undulatoren. Dabei strahlen die Elektronen räumlich kohärente ultrakurze Röntgenimpulse ab. Der Europäische Röntgenlaser ist dann die gegenwärtig intensivste Röntgenquelle und ermöglicht neue Einblicke in den Bau und die Dynamik von Atomen, Molekülen und kondensierte Materie. Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Miniaturisierung von Beschleunigern und Röntgenlasern, um damit in der Zukunft zum einen vollständig räumlich und zeitlich kohärente Röntgenimpulse im Attosekundenbereich zu erzeugen als auch eine weitere Verbreitung dieser Technologien zu ermöglichen. Schlüsselkomponenten einer solchen Technologie sind dabei Terahertz-Beschleuniger, welche wesentlich höhere Beschleunigungsfeldstärken erlauben, und optische Undulatoren in Form von Hochleistungslaserimpulsen. Verschiedene Ansätze und erste Ergebnisse werden diskutiert.
Zur Person
Franz Kärtner studierte Elektrotechnik und promovierte in Hochfrequenztechnik an der Technischen Universität München von 1981-1989. Er forschte als Feodor-Lynen Fellow der Alexander von Humboldt-Stiftung 1991-1993 am MIT, habilitierte sich 1997 in Experimentalphysik an der ETH Zürich, und lehrte von 1999 – 2001 an der Universität Karlsruhe (TH) und 2001 – 2010 am MIT. Seit 2011 leitet er die Gruppe für Ultrakurzzeit Laser- und Röntgenphysik am Center for Free-Electron Laser Science des DESY und am Research Laboratory of Electronics des MIT und lehrt an der Universität Hamburg. Er ist bekannt für seine Arbeiten zur Rauschanalyse von Mikrowellenoszillatoren, Erzeugung ultrakurzer Laserpulse, Femtosekunden-Synchronisation von Großforschungsanlagen, Terahertz-Beschleunigern und kompakten Röntgenquellen.