European X-Ray Free Electron Laser (European XFEL) je veľká výskumná infraštruktúra svetového významu: vytvára ultrakrátke a ultra intenzívne záblesky až po tvrdé röntgenové žiarenie, ako prvý a jediný XFEL na svete – generuje tieto pulzy s MHz opakovacou frekvenciou za jedinečných parametrov.
Tento nový zdroj röntgenového žiarenia poskytuje pulzy s o tri rády väčším počtom fotónov ako predchádzajúce röntgenové zdroje (synchrotróny), čo otvára vedcom a priemyselným používateľom úplne nové možnosti výskumu.
Výskum
Menšie, rýchlejšie, intenzívnejšie: European XFEL otvára oblasti výskumu, ktoré boli predtým nedostupné. Pomocou röntgenových zábleskov sú vedci schopní zmapovať atómové detaily vírusov, dešifrovať molekulárne zloženie buniek, zhotovovať trojrozmerné snímky nanosveta, nahrávať chemické reakcie a skúmať vnútroplanetárne procesy.
V European XFEL môžu medzinárodné výskumné skupiny využívať komplexné experimentálne stanice na vykonávanie svojich experimentov počas niekoľkých dní alebo týždňov.
Ako funguje röntgenový laser
Na vytvorenie röntgenových zábleskov sa zväzky elektrónov najskôr urýchľujú na vysoké energie a potom sa usmerňujú pomocou špeciálne usporiadaných magnetov (tzv. undulátorov). V tomto procese častice vyžarujú žiarenie, ktoré sa stále viac zosilňuje, až sa nakoniec vytvorí extrémne krátky a intenzívny röntgenový záblesk.
Poloha
European XFEL sa nachádza hlavne v podzemných tuneloch, ktoré sú prístupné na troch rôznych miestach. Zariadenie s dĺžkou 3,4 kilometra vedie z kampusu DESY v Hamburgu do mesta Schenefeld v Šlezvicku-Holštajnsku. Vo výskumnom areáli v Schenefelde vykonávajú tímy vedcov z celého sveta jedinečné experimenty.
European XFEL GmbH
Pre výstavbu a prevádzku European XFEL sa medzinárodní partneri dohodli na založení nezávislej výskumnej organizácie – European XFEL GmbH, neziskovej spoločnosti s ručením obmedzeným podľa nemeckého práva. Spoločnosť v súčasnosti zamestnáva viac ako 450 expertov z celého sveta.
Medzi partnerské krajiny sa radia Dánsko, Francúzsko, Nemecko, Maďarsko, Taliansko, Poľsko, Rusko, Slovensko, Španielsko, Švédsko, Švajčiarsko a Spojené kráľovstvo.
Prístup
European XFEL je výskumné zariadenie otvorené pre vedcov z celého sveta. Beamtime (tzv. merací čas) je bezplatný, ale návrhy experimentov musia prejsť procesom prísneho hodnotenia. Návrhy musia byť predložené prostredníctvom Užívateľského portálu do UPEX v rámci špecifických výziev na predkladanie návrhov. Dôležitou podmienkou prístupu po experimentoch je snaha autorov publikovať výsledky v renomovaných časopisoch. Viac informácií o našich zásadách zverejňovania používateľov nájdete TU (https://www.xfel.eu/users/index_eng.html).
Vedecké stanice
Femtosekundové röntgenové experimenty (FXE)
Prístroj obsahuje dva nezávislé röntgenové emisné spektrometre, ktoré možno použiť súčasne s veľkoplošným 1-megapixelovým detektorom na štúdie rozptylu. Naším primárnym spúšťačom pre tieto merania je ultrarýchly, laditeľný laser, ktorý umožňuje použitie excitačných vlnových dĺžok od UV po IR.
Jednotlivé častice, klastre a biomolekuly a sériová femtosekundová kryštalografia (SPB/SFX)
Prístroj na jednotlivé častice, zhluky a biomolekuly a sériovú femtosekundovú kryštalografiu (SPB/SFX) European XFEL sa primárne zaoberá trojrozmerným difrakčným zobrazovaním a trojrozmerným určovaním štruktúry mikrometrových a menších objektov, v atómových resp. takmer atómových rozlíšeniach.
Hmota s vysokou hustotou energie (HED)
Vedecký prístroj s vysokou hustotou energie (HED) je spolu s užívateľským konzorciom HIBEF novou, unikátnou platformou pre experimenty spájajúce tvrdé röntgenové žiarenie FEL a schopnosť vytvárať hmotu v extrémnych podmienkach tlaku, teploty alebo elektrického poľa pomocou FEL, vysokoenergetických optických laserov alebo pulzných magnetov.
Zobrazovanie materiálov a dynamika (MID)
Rozsah prístroja MID sú materiálové vedecké experimenty využívajúce bezprecedentné koherentné vlastnosti röntgenových laserových lúčov European XFEL. Vedecké aplikácie siahajú od fyziky kondenzovaných látok, ktorá študuje napríklad tvorbu skla či magnetizmus, až po mäkký a biologický materiál, ako sú koloidy, bunky a vírusy. V ponuke je hneď niekoľko techník rozptylu röntgenového žiarenia a zobrazovacích techník, ktoré využívajú výhody koherencie, toku a ultrakrátkeho trvania röntgenových impulzov.
Spektroskopia a koherentný rozptyl (SCS)
Prístroj na spektroskopiu a koherentný rozptyl (SCS) umožní časovo rozlíšené experimenty na odhalenie elektronických a štrukturálnych vlastností zložitých materiálov, molekúl a nanoštruktúr v ich základných časopriestorových rozmeroch.
Malé kvantové systémy (SQS)
Prístroj SQS (Small Quantum Systems) je určený na skúmanie základných procesov interakcie svetla a hmoty v režime mäkkých röntgenových vlnových dĺžok. Typickými cieľmi sú izolované druhy v plynnej fáze, ako sú atómy, molekuly, ióny, zhluky, nanočastice a veľké biomolekuly. Hlavné aplikácie sa zameriavajú na procesy prebiehajúce pri ožarovaní ultrakrátkymi, vysoko intenzívnymi röntgenovými impulzmi pomocou rôznych spektroskopických techník. Zamerané sú najmä štúdie nelineárnych javov, ako sú viacnásobná ionizácia a multifotónové procesy, časovo rozlíšené experimenty po dynamických procesoch na femtosekundovej časovej škále a výskumy využívajúce techniky koherentného rozptylu.
Vedecká stanica SXP
Prístroj SXP, koncipovaný ako otvorený mäkký röntgenový port, sa zameriava na doplnenie vedeckého rozsahu ďalších dvoch, už fungujúcich základných prístrojov na mäkkom röntgenovom undulátore SASE 3 so zameraním na atómovú, molekulárnu a nelineárnu optiku (SQS), ako aj fyziku kondenzovaných látok (SCS). Hlavná hnacia sila z novej stanice SXP pochádza z časovo-rozlíšenej komunity röntgenovej fotoelektrónovej spektroskopie, ktorá uvažuje o kľúčových otázkach v dynamike materiálovej vedy na povrchoch a rozhraniach.
Používateľské laboratóriá Sample Environment and Characterization
European XFEL hostí viacero laboratórií. Laboratóriá ponúkajú používateľom jedinečné možnosti na prípravu a charakterizáciu vzoriek. K dispozícii je množstvo rôznych laboratórnych priestorov na spracovanie vzoriek. Okrem toho ponúkame pracovný priestor na testovanie experimentálnych nastavení a ich prenesenie do vedeckých staníc.
Priemyselní používatelia
Priemyselná styčná kancelária slúži ako most medzi verejne financovaným výskumom a vývojom v European XFEL a súkromným priemyslom.
V prevádzkovej fáze Kancelária podporuje správnu radu European XFEL v týchto hlavných úlohách:
- Lákanie angažovanoti priemyslu na trhu Big Science na dodávku špičkových komponentov,
- Zapájanie priemyselu do využitia plného potenciálu European XFEL, a to ako v experimentálnom programe, tak aj s laboratórnymi systémami pomocných systémov,
- Koordinácia procesu patentovania vynálezu na účely udeľovania licencií a podpory vytvárania nových startupov,
- Monitorovanie zapájania sa do transferu technológií so spoločnosťami a inštitúciami v rámci partnerských krajín.
