Am Mittwoch (16.12.2015) hat sich der Physik-LK der Q2 an der TU-Dortmund getroffen, um die DELTA-Anlage zu besichtigen. Die Führung begann im Seminarraum der Anlage mit einem Vortrag zur Geschichte und Funktionsweise des Elektronenbeschleunigers. Anschließend führten Studenten durch die Anlage, um die einzelnen Bereiche und Bauteile näher zu erläutern.
DELTA mit ihrer Kurzgeschichte und dem Verwendungszweck
Der sich an der TU-Dortmund befindende Elektronenbeschleuniger wurde zwischen 1994 und 1996 in Betrieb genommen, und wird seitdem von diversen Forschungszentren und universitären Eirichtungen als Synchrotronstrahlungsquelle benutzt.
Der Name DELTA steht für Dortmund Electron Accelerator. Der Beschleuniger wird zur Ausbildung von Wissenschaftlern genutzt, und kann auch durch externe Nutzergruppen gebucht werden. Diese Nutzergruppen können dann Experimente mit der Synchrotron-strahlung durchführen, zum Beispiel im Bereich der Materialforschung.
Physik in der DELTA-Anlage
Das physikalische Prinzip der Anlage ist ganz einfach: Elektronen werde an einer Glühkathode freigesetzt, was im Grunde nichts anderes als ein Draht ist, der sich durch einen Stromfluss erhitzt und somit Elektronen frei gibt.
Ist so ein Elektronenbündel erst einmal freigesetzt, wird es dann in einem Linear-beschleuniger auf geradlinige Bahnen gebracht. Dies passiert durch sehr starke Dauermagnete, welche die Elektronen bereits auf fast 99,9 % der Lichtgeschwindigkeit (immerhin 299 792 485) bringen.
Danach werden die Elektronen in einen ersten Kreis geschickt, in dem bei jeder „Runde“ die Stärke der Magnete (jetzt Elektromagnete) angepasst wird. Dieses so genannte Synchrotron ist kleiner als der große DELTA-Kreis. Dabei erreichen die Elektronen eine Geschwindigkeit, welche noch näher bei der Lichtgeschwindigkeit liegt. Werden die Elektronen in den großen DELTA-Kreis geleitet, so befinden sie sich nun in einem Speicherring. Hier verbleiben sie mit konstanter Endgeschwindigkeit bis zu 15 Stunden lang.
Da die Elektronen aber aufgrund ihrer Trägheit auf einer geradlinigen Bahn „laufen wollen“, müssen diese von weiteren Elektromagneten in horizontaler und vertikaler Richtung abgelenkt werden. Bei jeder dieser Ablenkungen entstehen Lichtblitze (Synchrotron-strahlung), welche von Forschern genutzt werden, indem sie in so genannten Beamlines entnommen werden. Hierbei entsteht eine sehr starke Röntgenstrahlung, also hoch-frequente Strahlung, welche allerdings zeitlich nur sehr kurz ist. Die Dauer dieser Lichtblitze liegt bei wenigen Nanosekunden.
Die oben genannten Beamlines werden von vielen Instituten genutzt, z. B. zur Beobachtung eines Protein-Zerfalls.
