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17.02.2014 | Erste Teile für FAIR-Protonenbeschleuniger

R. Brodhage, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Beschleunigerstruktur für p-Linac

G. Schreiber, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Klystron für p-Linac

 

Die ersten Komponenten für den FAIR-Beschleuniger p-Linac sind auf dem GSI-Gelände eingetroffen. Eine Beschleunigungsstruktur und ein Verstärker für elektrische Felder, ein sogenanntes Klystron, sollen in den kommenden Monaten bei GSI in Betrieb genommen und getestet werden. Der Linearbeschleuniger p-Linac besteht aus sieben solchen Systemen und gehört zu den ersten Maschinen, die an der geplanten FAIR-Beschleunigeranlage aufgebaut werden. Mit ihm werden Protonen beschleunigt, die zur Erzeugung von Antimaterie genutzt werden sollen.

Der Name p-Linac steht für "Proton Linear Accelerator" – Protonen-Linearbeschleuniger. Er dient zur Beschleunigung von Wasserstoff-Ionen, auch Protonen genannt, und nutzt dafür elektrische Felder im Hochfrequenzbereich. Ein Oszillator erzeugt die Hochfrequenz von 325 Megahertz, die anschließend in dem neuen Klystron verstärkt und dann in die Beschleunigerstruktur eingespeist wird. Im Inneren der Struktur bringen die Hochfrequenzfelder die Protonen auf Geschwindigkeit.

Gebaut wurde das Klystron von der französischen Firma Thales in Vélizy bei Paris. Es ist 5,2 Meter lang, 4,2 Tonnen schwer und liefert eine Leistung von bis zu drei Megawatt. Die Beschleunigungsstruktur haben Forscher der Goethe-Universität Frankfurt entworfen und hergestellt. Zurzeit wird sie in der GSI-Galvanik noch mit einer Schicht aus Kupfer überzogen, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Danach können beide Geräte, kombiniert mit für den Betrieb notwendigen weiteren Komponenten wie beispielsweise einem speziellen Hochspannungsnetzgerät mit 110 000 Volt für die Stromversorgung, am Teststand bei GSI ihren ersten Dienst aufnehmen. Hier werden die Komponenten in den kommenden Monaten auf Herz und Nieren geprüft und für den Einbau in die FAIR-Anlage vorbereitet. Für die weiteren sechs der insgesamt sieben Module, aus denen der p-Linac bestehen wird, laufen die Ausschreibungsverfahren.

Die am p-Linac vorbeschleunigten Protonen sollen zuerst vom GSI-Ringbeschleuniger und anschließend vom geplanten FAIR-Beschleuniger SIS100 weiterbeschleunigt werden. Danach prallen sie mit hoher Geschwindigkeit auf ein Produktionstarget für Antimaterie. Dabei entstehen Antiprotonen, die Antimaterie-Partnerteilchen der Protonen, in großer Zahl. Die Forscher wollen sie in einem Speicherring sammeln und anschließend in Experimenten verwenden. Unter anderem möchten sie mithilfe der Antimaterie verstehen, wie die Materieteilchen, aus denen unsere Welt aufgebaut ist, zu ihrer Masse kommen.


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Beschleunigerstruktur für p-Linac
Klystron für p-Linac
Die Beschleunigungsstruktur für den FAIR-Protonenbeschleuniger p-Linac wird in der GSI-Galvanik für die Verkupferung vorbereitet.
Anlieferung des Klystrons, das die Hochfrequenz für die Beschleunigung im p-Linac verstärkt.
R. Brodhage, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
G. Schreiber, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung