IJCLab und RI kooperieren bei F&E von Photo Guns

Mit großer Freude berichten wir von einer Kooperationsvereinbarung zwischen dem französischen IJCLab und RI. Es geht dabei um die Weiterentwicklung von Photo Guns als Quelle für zukünftige Teilchenbeschleuniger. Am IJCLab wird Pionierarbeit in Sachen Beschleunigertechnologie geleistet. Hier läuft das PERLE-Projekt mit dem Ziel, das Regime von 10 MW Strahlleistung zu erreichen. Genutzt wird dafür ein kompakter dreipassiger Energy-Recovery-Linac basierend auf supraleitender RF-Technologie. Im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung hat das Projekt nun eine wichtige Hardwarekomponente erhalten: eine Gleichstrom-Fotokanone, gebaut von uns bei RI nach einem Design von CHESS, der Hochenergie-Synchrotronstrahlungsquelle der Cornell University in den USA. Diese Fotokanone ist nun von Bergisch Gladbach ans IJCLab bei Paris umgezogen, wo sie derzeit wieder zusammengebaut wird.

Unser Ziel? „First Beam“ bis Ende 2024.

Diese Fotokanone mitsamt einer Einrichtung zur Vorbereitung von Fotokathoden wurde in unserem RI-Testbunker bis zu 350 kV in Betrieb genommen. Sie wird Elektronenbündel bis zu 200 pc und 350 kV liefern. Darüber hinaus umfasst unsere Zusammenarbeit gemeinsame F&E-Anstrengungen zur Optimierung von Fotokathoden, zur Erforschung des Betriebs mit hoher Bündelladung und zur Verbesserung der Hochspannungsstabilität, um dem maximalen 450-kV-Potenzial näher zu kommen, das vom Hochspannungsnetzteil verfügbar ist.

Wir freuen uns sehr über diese Zusammenarbeit und können es kaum erwarten, diese Fotokanone in den kommenden Jahren in Betrieb zu nehmen und weiter zu verfeinern. Jetzt, in 2024, liegt unser Fokus auf der mechanischen Installation und dem Erreichen des ersten Strahls.

Hier sind einige interessante Fakten über die Fotokanone:

Sie erzeugt ungefähr 200.000.000 Elektronen aus einem einzigen Laserpuls, der die Fotokathode trifft.

Ein einzelner Impuls dauert etwa 10-20 ps und ist etwa 3 mm lang.

Das 450-kV-Hochspannungsnetzteil würde einen Lichtbogen in Luft erzeugen, was durch die Installation des Spannungsnetzteils in einem Hochdrucktank mit trockenem Stickstoffgas und durch den Betrieb der Fotokathode selbst in sehr gutem Vakuum (weniger als 10^-10 mbar oder 1/100.000.000.000.000 Atmosphären) gemindert wird.

Es liegen spannende Zeiten vor uns!