Abteilung Optik und Strahlrohre

Forschung und Entwicklung

Die Entwicklung, Planung und Umsetzung modernster Strahlrohre ist eng mit Forschung und innovativer Entwicklung verknüpft. Die stetig wachsenden Anforderungen an zukunftsweisende Synchrotronquellen und ihre Strahlrohre erfordern nicht nur ein hohes Maß an Innovationsgeist, sondern auch neue Ansätze in der Planung sowie die kontinuierliche Weiterentwicklung bewährter Methoden und Systeme.

Bereits in der Planungsphase der Elektronenspeicherringe BESSY und BESSY II wurden am HZB präzise RayTracing-Modelle und -Programme entwickelt, die kontinuierlich optimiert und erweitert werden. Neben dem etablierten RayTracing-Programm RAY-UI (Link) und dessen Python-Adaption RayPyNg (Git) arbeiten wir derzeit an einer schnelleren und vielseitigeren Version für die Simulation und Berechnung von Strahlrohren für Synchrotrons der vierten Generation, wie BESSY III. Diese Weiterentwicklung mündet in unserer neuesten Version RAYX (Git), die kurz vor der Finalisierung steht.

Wissenschaftliche Ergebnisse sind nur so belastbar wie die Messwerte, auf denen sie beruhen. Insbesondere in der Spektroskopie und Synchrotronforschung ist eine präzise Abstimmung zwischen Experiment und den verfügbaren Messgeräten essenziell. Da sich die experimentellen Bedingungen an Synchrotrons aufgrund zahlreicher variabler Faktoren nur schwer im Voraus abschätzen lassen, kann wertvolle Strahlzeit oft nicht optimal genutzt werden. Um dieses Problem zu lösen, arbeiten wir an digitalen Zwillingen der Beamlines um in Zukunft die Effizienz weiter zu erhöhen.

Der steigenden Komplexität wissenschaftlicher Fragestellungen und der wachsenden Datenmenge begegnen wir mit künstlicher Intelligenz (KI)(Link). Unsere KI-Modelle überwachen während der Messung eigenständig die Strahlrohre und nehmen bei Bedarf Korrekturen vor. Zudem unterstützen sie die Datenanalyse, indem sie Fehldeutungen vermeiden und neue Perspektiven eröffnen.

Neben diesen Entwicklungen liegt ein weiterer Fokus unserer Forschung und Kooperationen auf neuen Mess- und Analyseverfahren für Strahl- und Beamline-Parameter, die wir kontinuierlich weiterentwickeln.

© 03/25 smalerz