Der weltweit größte Röntgenlaser European XFEL kann demnächst in Betrieb gehen. In den vergangenen Wochen wurden die letzten Vorbereitungen abgeschlossen, die für den Forschungsbetrieb erforderlichen Parameter seien erreicht worden, wie der European XFEL Council, das oberste Leitungsorgan der Einrichtung, nun feststellte.

Der Röntgenlaser produziert extrem helle und ultrakurze Lichtblitze, die mit Hilfe spezieller Experimentierstationen völlig neue Einblicke in atomare Details und in schnelle Prozesse im Nanokosmos ermöglichen. Erste Experimente sind nun möglich und haben in Zusammenhang mit der Inbetriebnahme bereits begonnen; der Nutzerbetrieb zu wissenschaftlichen Forschungszwecken soll im September starten.

Voraussetzungen erfüllt

Voraussetzung für den Übergang in die Betriebsphase ist, dass die Einrichtung eine Reihe von vorab festgelegten technischen Bedingungen erfüllt. Dazu zählt, dass die Pulse des Röntgenlasers bei einer Wellenlänge von maximal zwei Ångström (0,2 Nanometer) die für Röntgenlaser typische hohe Intensität haben und stabil bleiben. Darüber hinaus müssen die beiden Instrumente der zuerst fertiggestellten Beamline (Strahlführung) soweit ausgestattet sein, dass wissenschaftliche Experimente möglich sind.

Zu den seit der Erzeugung des ersten Laserlichts Anfang Mai erzielten Fortschritten zählen unter anderem die Erzeugung von kurzwelligem, sogenanntem harten Röntgenlicht, die erfolgreiche Weiterleitung des Strahls über Spezialspiegel bis in die Experimentierhütten und die Inbetriebnahme einer Reihe von hochspezialisierten Geräten für die Messung der Röntgenstrahl-Eigenschaften. Am 23. Juni konnte der Strahl erstmals in die Experimentierhütten geleitet werden. Wissenschafter von European XFEL begannen daraufhin unverzüglich mit ersten Charakterisierungen des Strahls und Test-Experimenten für die Inbetriebnahme der Instrumente.

Aufnahmen mit atomarer Auflösung

Mit Wellenlängen von zunächst zwei Ångström und ausreichender Leuchtstärke ermöglichen die Röntgenblitze jetzt Aufnahmen mit atomarer Auflösung. An zwei Experimentierstationen, dem Instrument FXE (Femtosecond X-ray Experiments) für die Erforschung sehr schneller Prozesse und dem Instrument SPB/SFX (Single Particles, Clusters, and Biomolecules / Serial Femtosecond Crystallography) für die Untersuchung von Biomolekülen und biologischer Strukturen, können jetzt erste Experimente durchgeführt werden.

Am 1. September wird die internationale Einrichtung offiziell eröffnet. Die wissenschaftlichen Nutzer werden in den darauf folgenden Wochen erwartet. Internationale Expertengremien haben in den vergangenen Wochen die in der ersten Bewerbungsrunde um Strahlzeit eingereichten Anträge begutachtet. In Kürze wird European XFEL bekannt geben, welche Vorschläge berücksichtigt werden können. "Wir freuen uns sehr drauf, bald die ersten externen Nutzer auf unserem Forschungscampus in Schenefeld zu begrüßen" sagte European XFEL-Geschäftsführer Robert Feidenhans’l.

European XFEL wird den Aufbau von zwei weiteren röntgenlichterzeugenden Systemen (Undulatoren), der zugehörigen Strahlführungen in die Experimentierhalle und von vier weiteren Experimentierstationen weiter vorantreiben. Gleichzeitig soll die durchschnittliche Strahlintensität des Röntgenlaserlichts weiter steigen und die Pulsrate schrittweise das Ziel von 27.000 Lichtblitzen pro Sekunde erreichen, die den European XFEL weltweit einzigartig machen werden. (red, 9.7.2017)