Vollgas auf der Teilchenrennbahn

Synchrotronstrahlungsquelle ANKA im Forschungszentrum Karlsruhe erreicht maximale Energiestufe

In der neu errichteten Synchrotronstrahlungsquelle ANKA im Forschungszentrum Karlsruhe konnte ein gespeicherter Elektronenstrahl erstmals auf die geplante Endenergie beschleunigt werden. Kurzfristig stand damit das gesamte Spektrum der Synchrotronstrahlung zur Verfügung, das bald für Kunden aus Industrie und Wissenschaft bereitstehen wird. Noch kann der Elektronenstrahl nur für kurze Zeit gespeichert werden. Bis die Anlage Ende August an die Betreibergesellschaft ANKA GmbH übergeben wird, soll die Lebensdauer des Strahls auf mehr als vier Stunden gesteigert werden.

In Industrie und Wissenschaft wächst die Nachfrage nach Untersuchungen mit Synchrotronstrahlung. Auch im Forschungszentrum selbst besteht ein wachsender Bedarf, insbesondere für die Mikroproduktionstechnik. Um eine solche wichtige Einrichtung der wissenschaftlichen Infrastruktur vor allem auch für Industriekunden in Baden-Württemberg verfügbar zu machen, wurde im September 1996 im Forschungszentrum Karlsruhe mit dem Bau der ANKA (= ÅNgströmquelle KArlsruhe) begonnen. Das Projekt zur Errichtung der Anlage mit einem Gesamtaufwand von 70 Mio. DM wird aus Mitteln des Bundes, des Landes Baden-Württemberg und des Forschungszentrums Karlsruhe finanziert. Das große Engagement des Landes Baden-Württemberg, das abweichend vom normalen Finanzierungsschlüssel 50 % der Beschaffungskosten von 56 Mio. DM trägt, zielt vor allem darauf ab, kleinen und mittelständischen Unternehmen im Land Synchrotronstrahlung für Analytikzwecke und für die Mikrofertigung zur Verfügung zu stellen.
Der Betrieb der Synchrotronstrahlungsquelle soll plangemäß ab Ende August von der ANKA GmbH übernommen werden, die je zur Hälfte vom Forschungszentrum Karlsruhe und vom Land Baden-Württemberg getragen wird. Die wirtschaftlich eigenständige, innovations- und dienstleistungsorientierte Betreibergesellschaft wird sich vor allem an den Bedürfnissen externer Nutzer aus Industrie und Wissenschaft orientieren. Informationen zum Angebot der ANKA GmbH lassen sich im Internet unter www.anka-online.com abrufen.

Synchrotronstrahlung

In einem Synchrotron werden Elementarteilchen (z. B. Elektronen oder Protonen) auf einer kreisförmigen Bahn auf hohe Energien beschleunigt; in ANKA erreichen Elektronen eine Endenergie von 2,5 GeV (Giga-Elektronenvolt = Milliarden Elektronenvolt). Die Elektronen kreisen dann mit beinahe Lichtgeschwindigkeit in einem ringförmigen Speicherrohr von 110 m Umfang im Hochvakuum.
Die Ablenkung der Elektronen auf die Kreisbahn erfolgt durch Magnete. Bei der Ablenkung im Magnetfeld erzeugen die Elektronen die so genannte Synchrotronstrahlung. Synchrotronstrahlung ist elektromagnetische Strahlung wie beispielsweise Sonnenlicht oder Radiowellen. Doch weist sie besondere Eigenschaften auf, die sie für viele Anwendungen wertvoll macht: Sie überstreicht einen großen Bereich von Wellenlängen, von der Röntgenstrahlung über Ultraviolett und sichtbares Licht bis ins ferne Infrarot. Darüber hinaus hat sie eine hohe Intensität und ist noch besser parallel als Laserlicht. Für die meisten Anwendungen ist insbesondere der Röntgenanteil der Strahlung von Interesse.
Die Synchrotronstrahlung soll im Forschungszentrum hauptsächlich für die Mikrofertigung und für analytische Aufgaben eingesetzt werden. Mittels Synchrotronstrahlung kann man das Innere von Bauteilen und Materialien zerstörungsfrei untersuchen. Zusammensetzung, Struktur, chemische, elektronische, magnetische und mechanische Eigenschaften werden so, im wahrsten Sinne des Wortes, einsehbar. Beispielsweise lassen sich auch Gläser untersuchen, deren amorphe Struktur mit konventionellen Methoden nicht erfasst werden kann. Auf dieser Grundlage können Fertigungsprozesse kontrolliert und optimiert werden.
Bei der Mikrofertigung stellt man durch gezielte Bestrahlung von Plexiglas hochgenaue Mikrobauelemente her, die man anschließend mit Metallen, Kunststoffen oder Keramik vervielfältigen kann. Auf diesem Gebiet nimmt das Forschungszentrum eine weltweit führende Stellung ein, die durch ANKA ausgebaut werden soll.
Joachim Hoffmann 13. Mai 2000

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