desy beschleuniger. reinhard brinkmann -m- herzlich willkommen zur versammlung des m-bereichs!
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DESYBeschleuniger.
Reinhard Brinkmann -M-
Herzlich willkommen zur Versammlung des M-Bereichs!
Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 10. März, 2011 | page 2
Agenda
> Informationen und Diskussion zu folgenden Themen:
Status des Beschleunigerbetriebs
Projekte und Aufgaben der nächsten Jahre
Neue Aktivitäten und Perspektiven
Diskussion
Erste Runde der Leistungsbewertung
Diskussion
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Übersicht unserer grossen Aktivitäten
Projects y2010 y2011 y2012 y2013 y2014 y2015
XFEL
DORIS/OLYMPUS*
PETRA-b.l. upgrade*
FLASH-II*
REGAE*
PITZ
Operation
DORIS
PETRA
FLASH
XFEL
*: manpower resources not in original 5-year plan 2010-14
ILC?
CW?
ARD?
HERA?
ESS?
injector linac
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PETRA-III (Leitung: Klaus Balewski)
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Sehr erfolgreicher Einstieg in den regulären Nutzerbetrieb
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Alle Entwurfsparameter erreicht – exzellente Strahlstabilität
~ 60 h
0.1
(1.2m)
Strahlorbitvariation über Stunden kleiner als 1 Tausendstel Millimeter!
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Ausbau PETRA Beam Lines (Leitung: W. Drube -FS-)
Beginn der Baumassnahmen: Ende 2012 / Anfang 2013
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DORIS-III (Leitung: Frank Brinker)
> Zuverlässiger Betrieb als „Arbeitspferd“ für die Synchrotronstrahlung
> Vorbereitungen für Einbau und Betrieb von OLYMPUS laufen
> Nach OLYMPUS Run Ende 2012/Anfang 2013 Ende des DORIS Betriebs
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Diskrepanz in Elektron- vs. Positron-Proton Streuung
•All Rosenbluth data from SLAC and Jlab in agreement. •Dramatic discrepancy between Rosenbluth and recoil polarization technique•Discrepancy explained as effect of two photon exchange (TPE)
Dramatic discrepancy !
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Aufbau und Installation von OLYMPUS….
H2-GasTargetzelle im Winter 2010/11 Shutdown installiert Erste Tests mit Strahl im Februar
Erster Test Run Anfang 2012, abschliessender OLYMPUS Run ~3 Monate Herbst 2012/Anfang 2013
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Vorbeschleuniger (Leitung M. Hüning, H. Ehrlichmann)
> Zuverlässiger Betrieb der Vorbeschleuniger essentiell für den störungsfreien Nutzer-Betrieb bei PETRA im Top-up Mode
> OLYMPUS erfordert schnelles Umschalten e+/e- bei DESY-II bereits erfolgreich getestet
> Teststrahl Nutzung auch längerfristig weiter nachgefragt
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FLASH (Leitung: Siegfried Schreiber)
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FLASH upgrade
> Sehr umfangreiche Umbauten und Erweiterungen im Shutdown Sept 2009 – Feb 2010
Einbau 3.9GHz System bessere Strahldynamik + Bunchkompression
Einbau siebtes Beschleunigermodul höhere Strahlenergie / kürzere FEL Wellenlänge
Und vieles mehr…
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sFlash: FEL „Seeding“ Experiment
> Starke Beteiligung der Uni HH (Gruppen J. Roßbach und M. Drescher)
> Auch wichtiges Vorexperiment für FLASH-II
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Brilliante Erfolge bei FLASH!
Wellenlänge im „Wasserfenster“ (zwischen Absorptionskanten der C und O-Atome) erreicht!
Strahlenergie 1.25 GeV (50 MeV über Design Ziel)
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Exzellente Betriebszuverlässigkeit
SASE delivery 80%
Tuning 11%
Set-up 5% Off
1%
Down 3%
RF Gun 8%RF stations 2%
Magnet PS 15%
Infrastructure 7%
Cryogenics 8%
Vacuum 2%Controls 3%
LLRF 3% Others 18%
Photon beamlines 5%
Laser 29%
Distribution of 3% downtime:
FLASH Run Statistik Herbst 2010
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FLASH-ILC-XFEL Synergie
> Lange Bunchzüge mit hoher Intensität
> Präzise HF Regelung hohe Energiestabilität
ACC6 ACC7
31.5 MV/m
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
Energy stability over 3hrs with 4.5mA
~0.02% pk-pk
9 Feb 2011
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FLASH-II (Projektleitung: B. Faatz, -FS-)
> Erweiterung mit zweiter Undulator-Beamline und Experimentierhalle
> „Seeding“ Konzept zur weiteren Optimierung der Photonen-Strahlqualität
Seed laser1st BC 2nd BC
FLASH II
SASE/HHG/HGHGVariable gap undulator
FLASH II
Gun ACC1+ACC39 ACC2&3 ACC4,5,6,7Up to ~1.25 GeV
sFLASHSASE
~4.1 – 60 nm EXP. Hall
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Erste Baumassnahmen ab Mitte 2011
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PITZ (Leitung: Frank Stephan)
> Design-Parameter für XFEL Injektor erreicht
> Studien zur weiteren Optimierung – Performance jenseits der XFEL-Entwurfsparameter möglich
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REGAE (Leitung: Klaus Flöttmann)
Photokathoden 3 GHz RF-gun mit extrem kleiner Emittanz und fs-Bunchlänge für Elektronen-Diffraktions Experimente
Gemeinsames Projekt mit der MPG-Gruppe D. Miller/CFEL
Nutzung der freien LINAC-I Räume
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XFEL (Leitung: Hans Weise)
Accelerator tunnel
Undulator tunnels
Photon beamlines tunnel
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DESY koordiniert das int. Accelerator Consortium
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In-kind Beiträge zum Beschleunigerkomplex
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Eine von vielen DESY XFEL Aktivitäten…
AMTF Halle Frühjahr 2010 Feb 2011: Teststände im Aufbau
Bereich zum Zusammenbau und Test von HF-Komponenten
Helium Kompressoren installiert
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ILC (Leitung: Nick Walker, enge Zusammenarbeit M - FH)
> Beteiligung beim GDE in führender Rolle
Zeitplan sieht Fertigstellung des Technical Design Reports bis Ende 2012 vor
> Technisch Schwerpunkt auf Hochgradienten-Programm und Synergie mit XFEL
24 HiGrade cavities zusammen mit XFEL Serienfertigung beauftragt
Detaillierte Untersuchungen der cavity Oberflächen
Gute Fortschritte mit R&D weltweit und erfolgreicher Test des bei KEK montierten internationalen Moduls („S1 global“)
Fertigung und Tests bei XFEL werden Statistik der Cavity und Modul-Performance drastisch vergrößern
> Entscheidung für Realisierung des ILC zZ schwer abzuschätzen
Experimentelle Ergebnisse LHC erforderlich (welcher Energiebereich relevant??)
Situation für Finanzierung eines multi-Mrd Projekts ist zZ und auf Sicht nicht günstig
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Gruppenleiter Klausur Nov. 2010
> Ressourcen, Randbedingungen, Perspektiven
> Kurzbeiträge aller Gruppen: Herausforderungen und Lösungsansätze
> Einzelne von je 2 Gruppenleitern vorbereitete und moderierte Diskussions-Schwerpunkte:
Personalthemen
Effizienz und Zusammenarbeit
Beschleunigerbetrieb
> Große Übereinstimmung aller Beteiligten bez. Sinn und Nutzen der Klausur wird regelmäßig 1x pro Jahr fortgesetzt
> Gruppenleiter haben eigene monatliche Diskussionsrunde organisiert
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Personal Ressourcen
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Personaleinsatz nach Aktivitäten
DESY M-division personnel including new projects
0
100
200
300
400
500
600
700
y2008 y2009 y2010 y2011 y2012 y2013 y2014 y2015
FT
E
PETRA extension
FLASH-II
REGAE
Olympus
R&D incl PITZ
Tech infrastructure
XFEL
FLASH
PETRA
DORIS
Division management
20 – 30 FTE zusätzlich während FLASH-II und PETRA-Ausbau Projektphase
Im XFEL Projekt zusätzlich Einsatz von Projektmitteln: Verträge mit auswärtigen Instituten, Leihkräfte, Outsourcing, befristete Einstellungen
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Neue Ideen und Perspektiven
> Es ist wichtig für DESY als ein weltweit führendes Beschleunigerlabor neben unseren umfassenden Aufgaben beim Betrieb und bei der Umsetzung der laufenden Projekte auch unser Innovationspotential hochzuhalten und langfristige Entwicklungen im Blick zu haben
> Seit kurzem 2 neue Initiativen in diesem Zusammenhang:
Ideenmarkt Beschleuniger
Etablierung eines Forschungsprogramms Beschleuniger innerhalb des Bereichs “Struktur der Materie” der HGF
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Ideenmarkt Juni 2010: 36 Beiträge, Nov 2010: 29 Beiträge
0.5mA CW beam 5mA pulsed beam
g=5 MV/m
g=24 MV/m
~ 3ms incl transients
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Initiative Beschleunigerforschung in der HGF
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Was ist ARD?
> Sechs Helmholtz-Zentren DESY, FZJ, GSI, HZB, HZDR, KIT implementieren Accelerator R&D als eigenständiges Forschungsprogramm im Bereich Struktur der Materie
> Vernetzung zwischen den Zentren und mit Kollaborationspartnern nutzt Synergien, bringt verteilte Expertise zusammen und fördert die Exzellenz und Effizienz des Programms
> Verbesserung der Sichtbarkeit dieses Forschungsfeldes und der Attraktivität für junge Menschen
> Verbessert die Aufstellung der HGF-Zentren für die europäische und internationale Kooperation
> Enge Zusammenarbeit mit Universitäten
Exzellente Perspektiven bei DESY durch Berufungen der Profs. Florian Grüner und Brian Foster (Humboldt Preis) an die Uni HH
Bereits etabliert: Nachwuchsgruppe J. Osterhoff FH/Uni-HH
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ARD Programm bei DESY
> Der Fokus wird auf folgenden Programmthemen liegen:
> Supraleitende CW Hochfrequenztechnik
> Ultra-brilliante Femtosekunden Elektronenstrahlen und Wechselwirkung mit Lasern
> Plasmabeschleunigung
> Entscheidung des HGF Senats erwartet Anfang Juni 2011
proposed ARD funding
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2011 2012 2013 2014 2015ff
Mill
ion
Eu
ro
DESY
gesamt
Wahrscheinliche Limitierung 5M€ DESY ca. 1.5M€/Jahr
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Bitte Fragen und Diskussionsbeiträge!
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Statistik der Leistungsbewertung im M-Bereich
Punktzahl
Häu
figke
it
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Statistik Gruppen-Mittelwerte
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Bitte Fragen und Diskussionsbeiträge!