Strahlkühlung / Beam Cooling

Strahlkühlungssysteme (Beam cooling systems) sind komplexe Einbauten in den Ringbeschleunigern, notwendig um die Eigenschaften des Teilchenstrahls zu verbessern. Sie sind unabdingbar um Strahlen zu akkumulieren (Intensitätserhöhung für Experimente) und um die erzeugten sekundären Strahlen (Rare Isotopes, Antiprotonen) für die weitere Nutzung in den Anlagen zu präparieren. Außerdem ermöglichen sie eine große Bandbreite von effizienten Strahlmanipulationen und Präzisionsexperimenten in den Synchrotrons und Speicherringen.

Die GSI-Fachabteilung fokussiert auf die zwei häufigsten und ‘‘universellen‘‘ Strahlkühlungsmethoden
(was die Ionensorte anbelangt):

(a) die Elektronenkühlung, erfunden von G. Budker in Novosibirsk, das Budker Institute for Nuclear Physics (BINP) ist nach ihm benannt; (b) die stochastische Kühlung, erfunden von S. van der Meer am CERN, Nobelpreis der Physik in 1986.

 

Verglichen mit anderen Labors weltweit haben GSI und FAIR die meisten (7) derartigen Systeme mit sehr unterschiedlichen Maschinenzyklen und Anforderungen:

3 Elektronenkühler am SIS18, ESR, CRYRING(im Betrieb, bzw. derzeit Inbetriebnahme beim Cryring)

1 stochastische Kühlung am ESR (im Betrieb)

1 stochastische Kühlung am CR (FAIR Arbeitspaket GSI in-kind)

1 stochastische Kühlung am HESR (FAIR Arbeitspaket Forschungszentrum Jülich)

eventuell 1 Elektronenkühler am HESR (Forschungszentrum Jülich)

 

Technologisch basieren die Strahlkühlungssysteme auf aufwendiger mechanischer Konstruktion, Ultrahochvakuumtechnik, Kühlwasser- bzw. Kryotechnik, sowie einschlägiger Hochfrequenztechnik insbesondere im Mikrowellenbereich (> 1 GHz), Elektrotechnik (u. a. Hochspannungstechnik bis 500 kV), Mess- und Steuerungstechnik.

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Die Abteilung ist zuständig

  1. für den Betrieb, die Instandhaltung und die Weiterentwicklung der 4 existierenden Strahlkühlungsanlagen in direkten Verbindung mit Experimenten und technischen Abteilungen. Diese Aufgabe ist eng verknüpft mit dem Betrieb der Ringe und der sicherheitstechnischen Anlagenverantwortung. Die Strahlkühlungs-Experten stellen die Geräte mit Strahl ein und optimieren dann nach Absprache mit den Benutzern.
  2. im FAIR Projekt für die Realisierung der stochastischen Kühlung am Collector Ring CR (GSI in-kind Arbeitspaket PSP 2.5.10, Council Decision 2012): Design, Entwicklung, Beschaffung, Test, Aufbau, Inbetriebnahme.
    Der Schwerpunt liegt auf langlaufenden (mehr als 10 Jahre), personalintensiven eigenen Entwicklungen im Haus. Viele notwendige Komponenten gibt es auf dem Markt nicht. Neben Spezifikationen  und Beschaffungen betreibt die Abteilung Produktionslabors und Teststände und testet Komponenten in den existierenden Anlagen.
  3. für den Betrieb und die Betreuung aller zukünftigen FAIR Strahlkühlungssysteme  (inklusive der CR und HESR Systeme).
  4. für Aufbau und Sicherung des hoch-spezialisierten Know-hows für diese Systeme.
Abteilungsleitung

Dr. Christina Dimopoulou

Tel: +49-6159-71-1521

PSA: 1521

Ort: BR1 3.015

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Stellvertretung

Jon Roßbach

Tel: +49-6159-71-3102

PSA: 1021

Ort: BR1 3.002

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