Praktikum am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Zeuthen
vom 18. bis zum 30. Oktober 2015
Von Imke Meyerholz
In den Herbstferien 2015 konnte ich, Imke Meyerholz, ein zweiwöchiges Praktikum beim Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Zeuthen, einem Vorort von Berlin, machen. Dieses Praktikum wurde mir durch die Auricher Wissenschaftstage ermöglicht.
Das DESY ist ein Institut, welches sich vor allem mit der Forschung im physikalischen Bereich befasst. Die Schwerpunkte liegen hierbei in der Forschung mit Photonen, in der Teilchenphysik und beim Experimentieren mit Teilchenbeschleunigern.
Es hat zwei Standorte, einen in Hamburg und einen in Zeuthen, wobei der Standort in Hamburg deutlich größer ist, da dort die meisten Beschleuniger liegen. In Zeuthen werden Bauteile und allgemeine Verbesserungen der Beschleuniger konstruiert und entwickelt.
In Teilchenbeschleunigern werden elektrische Teilchen beschleunigt und kollidieren miteinander, dies soll z. B. den Urknall simulieren, um neue Informationen über den Aufbau der Materie zu bekommen.
Sie dienen allerdings auch zur Erzeugung, Erforschung und industriellen Verwendung von Synchrotronstrahlung, einer elektromagnetischen Strahlung, die heutzutage unter anderem viel bei der Röntgenforschung und Mineralogie benötigt wird.
Es gibt Ring- und Linearbeschleuniger; HERA (Hadron-Elektron-Ring-Anlage) ist der längste Ringbeschleuniger, den das DESY je errichtet hat. Er wurde unterirdisch gelegt und sein Umfang beträgt 6.336 Meter, doch er wurde Ende 2007 stillgelegt, weil er sichtbare Spuren des Verfalls zeigte.
In Zeuthen liegt nur ein kleiner Test-Beschleuniger, doch die Technik drum herum ist enorm. In der Umgebung dieses ca. 12 Meter langen Beschleunigers, dem sogenannten PITZ (Photo-Injektor Teststand Zeuthen), sind die Wände ca. einen Meter dick, und es liegen mehrere Räume drum herum, die mit Wasseraufbereitungsanlagen, Kühlsystemen und Messgeräten vollgestopft sind. Da bei einem Beschleuniger mit Röntgenlaserstrahlung gearbeitet wird, sind die Türen mit neu entwickelten Sicherheitssystemen verschlossen, und man kann nur zu dem Beschleuniger, wenn der Laser aus.
Der PITZ ist ein Linearbeschleuniger, an dem vor allem die Elektronenquellen für die beiden großen Linearbeschleuniger FLASH (Free-Electron LASer Hamburg) und European XFEL (X-ray Free-Electron Laser) studiert, vorbereitet und optimiert für den Einsatz im Benutzervertrieb werden.
Der Vorteil bei einem Linearbeschleuniger im Gegensatz zum Ringbeschleuniger liegt darin, dass weniger Energieverlust stattfindet, weil die Lorenzkraft nicht benötigt wird, um die Elektronen in einen Kreis zu lenken.
Mein Platz im Praktikum war im Labor, wo neue Bauteile und Verbesserungen für die Beschleuniger konstruiert und entwickelt wurden. Dort war ich direkt an der Quelle zum Optimieren der Bauteile für die großen Beschleuniger in Hamburg.
Während meiner Zeit arbeiteten die Physiker und Maschinenbauer viel an dem Programm Solid Edge. Sie konstruierten Halterungen für Spiegel und Kameras, die entweder den Teilchenstrahl im Beschleuniger umlenken oder bemessen sollen.
Ich habe in meiner Zeit am DESY hauptsächlich am Computer gesessen, wie alle anderen auch. Heutzutage ist der Computer für die Forschung das Hauptarbeitsinstrument. Vom Konstruieren, übers Programmieren bis hin zur Steuerung der Geräte wird dort eigentlich alles vollzogen.
In den zwei Wochen habe ich mich in das Konstruktionsprogramm Solid Edge eingearbeitet. Mit diesem Programm habe ich verschiedenste Objekte modelliert und durfte sogar eines davon entwickeln lassen. Dieses wurde dann mit einer Fräse aus einer Aluminiumplatte geschnitten und graviert. Anschließend hat ein Mitarbeiter des DESY die Gravur eingefärbt. Mein Abschlussprojekt mit dem Programm war ein großes Modell von einem Projekttisch aus dem Labor. Es war für einen Mitarbeiter, der es für seine Masterarbeit im Maschinenbau benötigte.
Auch habe ich mich mit der SPECS Power Unit EQ22/35 befasst, einer Elektronenkanone. Diese Elektronenkanone wird in Beschleunigern eingesetzt, um Elektronen (oder anderen kleinen Teilchen) einen ersten Anstoß zu geben. Ihre Leistung soll die Elektronenzahl und -geschwindigkeit im Beschleuniger weiter steigern .
Das Filament (ein dünner Draht in der Kanone, welcher an einem positiven und einem negativen Pol angeschlossen ist) erhitzt, sodass sich Elektronen aus dem Metall lösen können. Zwischen dem Wehnelt-Zylinder (der Kathode) und der Anode entsteht durch die Beschleunigungsspannung ein elektrisches Feld, welches die Elektronen weiter beschleunigt. Der gesamte Vorgang findet in einer Vakuumröhre statt, damit die Elektronen nicht mit Luftmolekülen zusammenstoßen.
Da gleiche Ladung sich gegenseitig abstößt, man aber einen möglichst genauen Strahl haben will, müssen die Elektronen zusammengehalten werden. Die hohe Geschwindigkeit der Elektronen im Beschleuniger (nahezu Lichtgeschwindigkeit) ist hierbei der größte Faktor, aber die Elektronen werden auch durch verschiedene Magnet-Varianten zusammen gedrückt, sodass man auf einem Bildschirm den kleinen Strahl genau erkennen kann.
Mein Betreuer Dr. Martin Sachwitz und der Rest des Labor-Teams haben mich freundlich empfangen und mir bei Fragen immer weitergeholfen.
Es gab im gesamten Institut ein sehr familiäres Arbeitsklima, weil man von Anfang an alle duzen durfte und auch im Flur immer gleich ein nettes Gespräch entstanden ist, sowie bei Problemen schnell und gemeinschaftlich geholfen wurde.
Ich fand es sehr interessant, so ein Praktikum machen zu dürfen, da man hiermit einen wirklichen Einblick in die Arbeitswelt bekommen hat.
