Neue Kavitäten erfolgreich in Betrieb genommen
Die neuen Kavitäten vor dem Einbau. © C. Jung /HZB
Hier ein Blick auf die Wasserhähne, die den Kühlwasserzufluss regeln. © C. Jung / HZB
Ein Herzstück von BESSY II sind vier Kavitäten, Hohlraumresonatoren, die dafür sorgen, dass die Elektronen im Speicherring die Energie wieder aufnehmen, die sie als Lichtpakete abgegeben haben. Die alten Kavitäten stammen noch aus den 1970er Jahren, sie waren bei DESY in Hamburg eingesetzt, dann bei BESSY I und seit 1998 bei BESSY II. „Doch langsam ist ihre Lebensdauer erreicht“, sagt Dr. Wolfgang Anders aus dem HZB Institut SRF Wissenschaft und Technologie. Der Experte war dafür verantwortlich, während des Sommer-Shutdowns zwei der vier alten Kavitäten durch neue Komponenten auszutauschen.
Ein Herzstück von BESSY II sind vier Kavitäten, Hohlraumresonatoren, die dafür sorgen, dass die Elektronen im Speicherring die Energie wieder aufnehmen, die sie als Lichtpakete abgegeben haben. Die alten Kavitäten stammen noch aus den 1970er Jahren, sie waren bei DESY in Hamburg eingesetzt, dann bei BESSY I und seit 1998 bei BESSY II. „Doch langsam ist ihre Lebensdauer erreicht“, sagt Dr. Wolfgang Anders aus dem HZB Institut SRF Wissenschaft und Technologie. Der Experte war dafür verantwortlich, während des Sommer-Shutdowns zwei der vier alten Kavitäten durch neue Komponenten auszutauschen.
Die neuen Kavitäten sind als EU-Projekt unter der Federführung des HZB entwickelt worden: Sie bestehen nach wie vor aus Kupfer, haben eine etwas komplexere Form, optimiert um unerwünschte Schwingungen, die sogenannten „Higher Order Modes“, wirkungsvoll zu unterdrücken. Solche Schwingungsmoden werden durch hohe Strahlströme angeregt und können zu Instabilitäten führen.
„Die neuen Kavitäten sind deutlich belastbarer, sie können Leistungen bis zu 80 Kilowatt aufnehmen, doppelt so viel wie die alten Kavitäten. Deshalb sind auch die Anforderungen an die Kühlung gestiegen“, erklärt Anders und verweist auf die Vielzahl von Kühlwasserleitungen rund um die neuen Kavitäten.
Derzeit ist der Strahlstrom bei BESSY noch reduziert, weil sich das Vakuum in den neuen Kavitäten nur langsam verbessert. „Über Weihnachten werden wir die Vakuumbedingungen normalisieren, so dass wir BESSY II danach mit vollem Strahlstrom fahren können“, sagt Anders.
Beim Sommer-Shutdown 2015 werden auch die beiden anderen alten Kavitäten ersetzt, so dass dann alle Vorteile der neuen Kavitäten zum Tragen kommen.
- Katalyseforschung mit dem Röntgenmikroskop an BESSY IIAnders als in der Schule gelernt, verändern sich manche Katalysatoren doch während der Reaktion: So zum Beispiel können bestimmte Elektrokatalysatoren ihre Struktur und Zusammensetzung während der Reaktion verändern, wenn ein elektrisches Feld anliegt. An der Berliner Röntgenquelle BESSY II gibt es mit dem Röntgenmikroskop TXM ein weltweit einzigartiges Instrument, um solche Veränderungen im Detail zu untersuchen. Die Ergebnisse helfen bei der Entwicklung von innovativen Katalysatoren für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ein Beispiel wurde neulich in Nature Materials publiziert. Dabei ging es um die Synthese von Ammoniak aus Abfallnitraten.
- BESSY II: Magnetische „Mikroblüten“ verstärken Magnetfelder im ZentrumEine blütenförmige Struktur aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die nur wenige Mikrometer misst, kann Magnetfelder lokal verstärken. Der Effekt lässt sich durch die Geometrie und Anzahl der „Blütenblätter“ steuern. Das magnetische Metamaterial wurde von der Gruppe um Dr. Anna Palau am Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB) mit Partnern aus dem CHIST-ERA MetaMagIC-Projekts entwickelt und nun an BESSY II in Zusammenarbeit mit Dr. Sergio Valencia untersucht. Die Mikroblüten ermöglichen vielfältige Anwendungen: Sie können die Empfindlichkeit magnetischer Sensoren erhöhen, die Energie für die Erzeugung lokaler Magnetfelder reduzieren, und am PEEM-Messplatz an BESSY II die Messung von Proben unter deutlich höheren Magnetfeldern ermöglichen.
- Innovative Batterie-Elektrode aus Zinn-SchaumMetallbasierte Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus versprechen deutlich höhere Kapazitäten als konventionelle Graphit-Elektroden. Leider degradieren sie aufgrund von mechanischen Beanspruchungen während der Lade- und Entladezyklen. Nun zeigt ein Team am HZB, dass ein hochporöser Schaum aus Zinn den mechanischen Stress während der Ladezyklen deutlich besser abfedern kann. Das macht Zinn-Schäume als potentielles Material für Lithium-Batterien interessant.