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03. April 2025

Durchbruch: Erster Elektronenstrahl im SEALab bringt Beschleunigerphysik voran

HZB-Team erzeugt und beschleunigt erstmals einen Elektronenstrahl aus einer Multi-Alkali-Photokathode

Das Commissioning Team vom SEALab © SEALab/HZB

Weltweit zum ersten Mal hat das SEALab-Team am HZB in einem supraleitenden Hochfrequenzbeschleuniger (SRF Photoinjektor) einen Elektronenstrahl aus einer Multi-Alkali-Photokathode (Na-K-Sb) erzeugt und auf relativistische Energien beschleunigt. Dies ist ein echter Durchbruch und eröffnet neue Optionen für die Beschleunigerphysik.

Dieser Erfolg ebnet den Weg für die Weiterentwicklung von supraleitenden Hochfrequenzbeschleunigern (SRF Photoinjektoren) für hochbrillante Elektronenquellen. Die Errungenschaft birgt ein erhebliches Potenzial für Anwendungen in Freie-Elektronen-Lasern, Beschleunigern der ERL-Klasse (Energy Recovery Linac) und der Nutzung in den Bereichen Detektorentwicklung und Ultraschnelle Elektronenstreuexperimente (UED).

Möglich wurde diese Leistung durch jahrelange engagierte Arbeit, zunächst im Rahmen des bERLinPro-Projekts, dann im SEALab-Team. Dabei gab es zahlreiche Herausforderungen, darunter Verzögerungen durch die COVID-19-Pandemie und den Cyberangriff. Dennoch hat das Team große Fortschritte gemacht. Der erfolgreiche Test erzeugte einen mittleren Strom im Mikroampere-Bereich bei einer Wiederholrate von 1 MHz, was die Möglichkeiten der Natrium-basierten Photokathode in einem SRF System demonstriert.

Axel Neumann, Projektleiter von SEALab, betont: “Dieser große Erfolg ist das Ergebnis vieler engagierter Einzelpersonen, die in den letzten Jahren unter oft hohem Stress an bERLinPro und SEALab mitgearbeitet haben. Wir danken auch allen ehemaligen Teammitgliedern, die an dem ursprünglichen Projekt mitgewirkt haben.”

Thorsten Kamps, stellvertretender Projektleiter, sieht nun die Früchte der intensiven Arbeiten für den Photoinjektor: “Wir haben die Präparation und Charakterisierung von Photokathoden in den letzten Jahren komplett auf neue Beine gestellt und sehen nun den Erfolg. Das wird signifikanten Einfluss auf ähnliche Projekte haben.”

Mit dem erfolgreichen Test hat das SEALab-Team bewiesen, dass es mit einer robusten Multi-Alkali  Photoemissionsquelle möglich ist, einen Elektronenstrahl in einem SRF-Photoinjektor auf relativistische Energien zu beschleunigen, und zwar mit einer hohen Wiederholrate. Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die Leistung von Elektroneninjektoren der nächsten Generation weiter zu verbessern . Das SEALab-Team wird nun auch die unterschiedlichen Strahlparameter untersuchen und so die Möglichkeiten der SRF-Photoinjektoren erweitern.

Mehr über das SEALab

Kontakt:

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
www.helmholtz-berlin.de

Dr. Axel Neumann
SEALab-Projektleitung
+49 30 8062-17917 / +49 30 8062-14669
axel.neumann(at)helmholtz-berlin.de

Prof. Dr. Thorsten Kamps
Stellvertretende Projektleitung
+49 30 8062-15157
kamps(at)helmholtz-berlin.de

  

Pressemitteilung HZB vom 03.04.2025

Außeruniversitäre Forschung Mikrosysteme / Materialien Photonik / Optik

Meldungen dazu

  • Photokathode. Copyright: J. Kühn/HZB

    Photokathode mit hoher Quanteneffizienz für bERLinPro

    Ein Team am HZB hat den Herstellungsprozess von Photokathoden optimiert
  • Blick ins Labor, in dem die Komponenten der Elektronenquelle getestet werden. Bild: © Adlershof Journal. Bild: HZB

    Meilenstein erreicht: Erster Strahl aus der Elektronenquelle für bERLinPro

    Komponenten für Linearbeschleuniger wurden erfolgreich getestet

Verknüpfte Einrichtungen

  • Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Elektronenspeicherring BESSY II
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