DESY Beschleuniger .

1. DESYBeschleuniger. Reinhard Brinkmann -M- 1. September 2014 HerzlichwillkommenzurVersammlungdes M-Bereichs!

2. Übersicht unserer grossen Aktivitäten Fertigstellung laufende grosse Projekte Konsolidierung des Betriebs Verstärkte F&E, neue Ideen, Kooperationen Kein neues Großprojekt bis 2020! 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 distributed ARD Testfacility? Aufbau SINBAD FLASH1 user FLASH2 user PETRA-III user Proposal FLASH CW? Proposal PETRA-IV? 1st beam XFEL linac XFE lasing 1st beam XFEL injektor LAOLA@REGAEExperimente Beteiligung ILC?? ARD Programm in HGF-PoF3 etabliert

3. PETRA-III (Leitung: Rainer Wanzenberg) • 4 JahreerfolgreicherNutzerbetrieb • Entwurfsparametererreicht • Umstellung von Positronen auf Elektronen 2012/13 sehrreibungslos • VorteilebeiStrahldynamik • EinfachererBetrieb & wenigerAktivierung in LINAC-II • Betriebszuverlässigkeitknapp 95% schnellerreicht, aberkeinnachhaltiger Trend zuweitererVerbesserung • Ausfallhäufigkeit und Dauer muss beimehrerenSystemenweiterreduziertwerden • Nutzer-Erwartung >95% (beianderenMaschinendemonstriert)

4. Ausbau PETRA Beam Lines (Leitung: Wolfgang Drube -FS-, techn. Koordination bei -M-: Michael Bieler) Beginn der Baumassnahmenwg problematischer Ausschreibungsergebnisse erst Anfang 2014 – jetzt sehr gute Fortschritte!

5. PETRA extension Baumassnahmen

6. PETRA extension Systeme und Komponenten

7. PETRA Perspektiven • Wieder-InbetriebnahmeEnde 2014/Anfang 2015, Nutzer ab ca. Ende April 2015 • NutzerbetriebmitVerfügbarkeit >95% zuverlässigetablieren • Strahlenbelastung der Undulatorenverringern (zusätzlicheKollimatoren) • StudienzuStrahloptik-Modifikationenfür moderate Verringerung der Strahlemittanz • LimitierungnichtnurOptik in den BögensondernauchimneuenAchtel • WeiterführendeStudienzulangfristigenPerspektiveneineskomplett-UmbausmitZielextremkleinerEmittanz (1nm  0.1nm oderkleiner) • InteressanteMaschinenstudien in 2013 bei 3 GeV: EmittanzFaktor 6 kleiner • KooperationmitanderenGruppen (ESRF etc.)

8. Vorbeschleuniger (Leitung M. Hüning, H. Ehrlichmann) • Während PETRA shutdown 2. Injektor-Gun und weitereErneuerungsarbeitenimLinac-II • HocheffizienterBetrieb LINAC-II + DESY-II gut etabliert und wichtigfür PETRA top-up • Teststrahl Nutzung bei DESY-II auch längerfristig weiter nachgefragt • RegulärerBetrieberstwieder ab PETRA Strahlinbetriebnahme, keineigenesBetriebsbudgetfürTeststrahlen

9. FLASH (Leitung: Siegfried Schreiber) • GenerellguterNutzerbetrieb – längereUnterbrechung in 2013 für Anschluss neue FLASH2 Beamline (s.u.) • In 2012 erstmalNutzerbetriebbei 4.2nm ermöglichtdurchEnergie-upgrade 2009/10 • SystematischeProduktionhäufignachgefragtersehrkurzer (~50fs FWHM) Photonenpulsedeutlichverbessert • HäufigerNutzer-NachfragenachlangenStrahlpulsen/vielenBunchen (die Stärke des supraleitendenBeschleunigers!) • GuteZuverlässigkeitmit 3% Downtime in 2010 konntespäternichtmehrganzreproduziertwerden • MehrfachAusfall der RF Gun: ProblemebeimKathoden-Einsatz (HF-Kontakt) und bei HF-FensternimHohlleiter-System • PITZ Gruppe(Leitung Frank Stephan) stark eingespanntzurBereitstellungkonditionierter Ersatz-Guns und zurUntersuchung und Lösung der anstehendenProbleme

10. RF Gun • TeilerfolgdurchkonstruktiveÄnderung (keinSchadenmehr am Kupfer-Körper der Gun) • WeitereVerbesserungen (zB Gold- und Rhodium-Beschichtung) zZim Test • ErgebnisseerstnachlängererBetriebszeit – Problem hat Aspekteeines “Alterungs”-Prozesses • HF-Fenster/HohlleiterverteilungVerbesserungen • EntwicklungzusammenmitIndustrie, Austausch von Erfahrung und Expertise mitanderen Labors • Alternative Anordnungim Test bei PITZ • HF-FensterTeststand

11. sFlash: FEL „Seeding“ Experiment • Federführung Uni HH (Gruppen J. Roßbach und M. Drescher) • “HHG-Seeded” FEL Strahlungbei 38nm im April 2012 erstmalsnachgewiesen • Intensität der Seed-Strahlung und Reproduzierbarkeit der ResultatefürNutzer-Experimentenochnichtausreichend • Z.Z. Diskussion und PlanungweitererExperimentezurOptimierung der Konzeptefürzukünftige seeded FEL StrahlungfürNutzerbei FLASH (insbesondereauchbei FLASH2)

12. FLASH-II Projekt(Leitung: B. Faatz/FS, Koord. bei M: Katja Honkavaara) Beamlines FLASH1 und FLASH2

13. FLASH2 Inbetriebnahme FLASH2 FLASH1 800 ms 99 ms 800 ms Vertikale Separation durch Kicker – horizontaleExtraktiondurch Magnet-Septum (sog. Lambertson) • Strahl in FLASH2 biszumBeamdumptransportiert • SASE-Betrieb in FLASH1 parallel mitStrahlstudien in FLASH2 • Am 20.8.2014 erstes Lasing in FLASH2 – parallel zumNutzer-Betrieb in FLASH1!

14. FLASH Perspektiven • NacherfolgreichabgeschlossenerInbetriebnahme FLASH2 SASE beamlineersterNutzerbetrieb in 2015 • EtablierungeineseffizientenparallelenRoutinebetriebsbeiderBeamlines FLASH1&2 mitFlexibilitätfürunterschiedlicheStrahlparameter • Herausforderungfüru.a. Diagnostik, Kontrollen und Operating • PlänezumAufrüsten von FLASH (Hochgradienten-Module, variable-gap Undulatoren) in PoF-III Periode (2015-19) musstenverschobenwerdenwg. finanziellenRahmenbedingungen (Mehrkostenbei FLASH-II und PETRA-extension Baumassnahmen) • Möglichkeitfürspäteres CW-upgrade untersuchen – F&E Arbeiten (s.u. zu ARD) • 10% der Strahlzeiteiner Run-PeriodestehtfürBeschleunigerforschungzurVerfügung

15. Photon beamlines tunnel Accelerator tunnel Undulator tunnels XFEL (Leitung: Hans Weise)

16. DESY Beiträgezu 30 der XFEL Arbeitspakete • In-kind Beiträge in Höhe von ca. 400M€ • Nahezualle M-Gruppen stark involviert, ca. 260 FTE imProjekt

17. DESY koordiniert das int. Accelerator Consortium – und hilftbeiProblemen… 100 Module, 800 Cavities, etc…

18. Sehrerfolgreiches.c. Cavity Produktion + Test Fa. Zanon Fa. RI Testbetrieb in AMTF Halle (IFJ Krakau-Team)

19. Mehrals die Hälfte der Cavities produziert (>400) • Test Resultate 361 cavities, z.T. nach re-treatment (Hochdruckspüle) • ErreichteGradientenklaroberhalb der XFEL Spezifikation XFEL spec Average maximum gradient:(33.1 ± 4.8) MV/mEZ: (31.2 ± 4.9) MV/mRI: (35.2 ± 4.4) MV/m Average usable gradient:(29.5 ± 5.1) MV/mEZ: (28.3 ± 4.6) MV/mRI: (31.0 ± 5.3) MV/m

20. Modulzusammenbaubei CEA Saclay • VerspäteterBeginndurchverzögerteBeistellung der Hochfrequenz-Koppler (Beitrag LAL/Orsay, franz/dt.Firmenkonsortium) und zuAnfangauch der Serien-Cavities • ZuverlässigeLieferung von 8 HF-Kopplern/WochebleibtHerausforderung (aberz.Z. nicht das “bottleneck”) • ProblememitQualitäts-konformenSchweissungenbeiTi-Rohren

21. Modulproduktion und Test • Bisher 3 Vorserien und 9 Serienmodule and DESY ausgeliefert • Module-Testbetrieb in AMTF auf vollenTouren (Krakau-Team) • In dieser Phase nochNachbesserungenerforderlich – bessereQualitätskontrolle in Saclay! • EnormhoherEinsatzzahlreicher DESY Mitarbeiter/innen um die Problemezulösen und die Herstellung der XFEL Module voranzutreiben! • GrößteHerausforderungimProjektbleibt auf einemittlereLieferrate von 1 Modul/Wochezukommen – eineVerschiebung des jetzt auf Mitte 2016 festgelegtenFertigstellungsterminsfür den XFEL Linacistkeine Option

22. ZahlreicheweitereumfangreicheAktivitätenimProjekt… Erstes von 100 Modulen in finaler Position L1 20.8.2014

23. XFEL Betrieb • InbetriebnahmeInjektormitStrahl ab Frühjahr 2015 • InbetriebnahmeLinacmitStrahl ab Q3/2016 – Erreichen des “commissioning goal” mit SASE1 FEL StrahlbisMärz 2017 • NacherfolgreicherInbetriebnahmegeht die formelleBetreiberverantwortung auf die XFEL GmbH über • DESY übernimmtfür die GmbH die technischeBetriebsführung des Beschleunigers und organisiert den Betriebeigenständig (inklusive der Umsetzung des Strahlenschutzes) • Maschinen-KoordinationsteamfürInbetriebnahme und Betrieb des XFEL Beschleunigerswirdgeleitet von Winfried Decking

24. Betriebsorganisation – alleMaschinen • GenerellesKonzept, in dem das technische Personal für den BKR (MBB) aus den technischen M-Gruppenrekrutiertwirdbleibtunverändert • Vorteileines Transfers von technischer Expertise aus den Gruppen in den BKR und ausdem BKR Anforderungen des Betriebszurück in die Gruppen • FesteZuordnung von Operateurenzu den Maschinen (PETRA+Vorbeschleuniger, FLASH, XFEL) • Maschinen-Koordinatorenistein (wiss. und techn.) Kernteamzugeordnet von Personen, die mindestenszu 50% (biszu 100%) Betriebsaufgabenfür die jeweiligeMaschinewahrnehmen • Wartung, Reparaturen, Umbauten, Rufbereitschaften, etc. wiebisher in Matrixstruktur des M-Bereichsfüralle Anlagen (gilt zBauchfür MKK Schicht) • Herausforderungkurz und mittelfristigist die Umsetzung (inkl. zBAusbildung) in einer Phase hoherAuslastung der Gruppendurch die laufendenProjekte (insbesondere XFEL)

25. ILC (Leitung: Nick Walker, enge Zusammenarbeit M - FH) • Technical Design Report fertiggestellt und publiziert • Technisch Schwerpunkt auf Hochgradienten-Programm und Synergie mit XFEL, aber auch eindrucksvolle weitere R&D Arbeiten (zB sehr erfolgreicher Final Focus Test bei ATF/KEK) • 24 HiGradecavitieszusammen mit XFEL Produktion • Detaillierte Untersuchungen der cavity Oberflächen • Auch in Asien, USA sehrguteErgebnissefür (kleinereAnzahl von) s.c. cavities • Performance der XFEL Module wichtiger Input • Realisierung des ILC liegt jetzt bei Japanischer Regierung: • Grundsatzentscheidungin den nächstenJahren • InternationaleBeiträgemüssenorganisiert und finanziertwerden • Im M-BereichkeineexplizitenResourcenfür ILC eingeplant, aberviel Input seitens XFEL Bau und Betrieb

26. Personal Ressourcen • Personalplanungim M-Bereichnachhaltiggesichertfür die Betriebs-dominierte Phase ab 2017 • Herausforderungist der Übergang von der Projekt-dominierten in die Betriebsphasemitsichz.T. änderndenAufgabenprofilen 2014 2017

27. Gruppenleiter Klausuren • 1,5-tägige Meetings der Bereichsleitung mit Gruppenleitern, Maschinenkoordinatoren und Leitenden Wissenschaftlern regelmäßig zu Jahresbeginn gut etabliert • Beitrag der Bereichsleitung zu Gesamtsituation und Perspektiven, einzelne von (meist) je 2 Gruppenleitern vorbereitete und moderierte Diskussions-Schwerpunkte, zB: • Personalthemen, Zusammenarbeit, Frauenförderung • Kommunikation; Konflikte und Konfliktlösung • Beschleunigerbetrieb • Beschleunigerforschung • Aus den KlausurenheraushabensichauchAktivitätenwiezB die Gruppenleiterrunde und das technische Seminar entwickelt

28. Prioritäten • Parallel laufende Aktivitäten können zu Konflikten führen – wir haben keine unwichtigen oder zweitrangigen Projekte, müssen aber ggf. Prioritäten setzen, z.Z. wie folgt: • Arbeitssicherheit • Laufender Nutzerbetrieb und Basisbetrieb für das Labor • XFEL Projekt • Projekte FLASH-II und PETRA-Ausbau (im Prinzip in dieser Reihenfolge, ist inzwischen weitgehend erledigt) • Weitere genehmigte Projekte (zB LAOLA@REGAE) • F&E, Ideen und Planungen für neue Projekte • Kleinere Service-Leistungen/Hilfestellungen im Rahmen unserer Infrastruktur-Aufgaben müssen möglich sein; Leistungen fuer DESY-Gruppen haben Vorrang vor Leistungen fuer Dritte • Keine umfangreicheren Leistungen für Dritte ohne entsprechende Vereinbarungen bzw. Genehmigung gemeinsamer Projekte

29. Eigenständige Beschleunigerforschung erfolgreich im Helmholtz-Portfolio etabliert! • ARD istProgrammthema in der drittenFörderperiodePoF-III • In Struktur des ForschungsbereichsMaterie auf gleichem Level wiezBTeilchenforschungoder Photon Science • Sehr positive Evaluation März 2014 +HI-Mainz, HI-Jena

30. ARD Struktur und Leitung • ARD bei DESY istbereichsübergreifendeAktivität (FH, FS und M inkl. Zeuthen) mit starker Uni-Beteiligung (insbesondere U-HH) • Gesamtleitungim M-Bereich RB • Leitung SRF Science und Technology H. Weise • Leitungandere ARD AktivitätenmitSchwerpunktPlasmabeschleunigung R. Aßmann (LW im M-Bereichseit August 2012) DESY Beteiligung

31. 1.6 cells ST1: Perspektiven CW-SRF Entwicklung T=2K Q0=4.71010 bei 1.8K in XFEL Modul (XFEL design ist 1010bei 2K) GrobkristallNb Cavities habenhöheren Q-Wert SRF gun mit PB-Photokathode(J. SekutowiczmitJLAB & NCBJ) Plug Plug Juli 2014: >60MV/m! Pb cathode plug

32. TDS measurement of microbunching ST3 Perspektiven fs-Technologie und Konzepte PräzisionsHochfrequenzregelung LLRF LaufendesTechnologie Transfer Projekt new beam arrival monitor (coop. TU-Darmstadt)

33. ST4: PerspektivenfüPlasmabeschleunigung Starke Beteiligung U-HH 200TW laser Explorativ: Injektion 5MeV REGAE bunch in LPWA Leitung K. Flöttmann “Femtosekunden-Elektronenmikroskop” BeispielfüreinDiffraktionsbild (MPI-Gruppe D. Miller) LUX beam line (A. Maier/U-HH), Demonstration von (soft) X-rays mit LPWA (Ziel: FEL, aberauch Compton-backscattering fuerMedizinischeBildgebung) Ehemals “GrünerWeg”

34. ST4: Perspektiven fuer Plasmabeschleunigung Starke Beteiligung U-HH 200TW laser Explorativ: Injektion 5MeV REGAE bunch in LPWA Später: systematischeStudien in Richtung “usable technology – LPWA accelerator unit” bei SINBAD alsTeil der distributed ARD test facility (Koordination: U. Dorda) LUX beam line, Demonstration von (soft) X-rays mit LPWA (Ziel: FEL, aberauch Compton-backscattering fuerMedizinischeBildgebung) Nutzung DORIS Infrastruktur

35. ST4: strahlgetriebene PWA FLASHforwardim FLASH2 Tunnel (Leitung J. Osterhoff/FH) Co-op Helmholtz VI Externe bunch Injektionmöglich (Doppelbunchaus RF gun) Interne “Trojan Horse” Injektionsiehtsehrvielversprechendaus

36. Beschleuniger-Ideenmarkt • Bereichs-übergreifendes Forum zurDiskussionverschiedenster (gernauch “unausgegorener”) Konzepte und Ideen in Beschleuniger-Technik und –Physik • Am 12. September findet der bereits 6. Ideenmarktstatt! • ZurZeitÜberlegungen, gemeinsamebereichsübergreifendeProjekte und Ideenbesonderszufördern

37. Perspektiven Innovation/Technologietransfer • DESY´s weltweit einzigartige Analytik für Industrie- • Anwendungen öffnen • DESY Technologie-Transfer verstärken • Ausgründungen ermutigen • Abstimmungsgespräche mit Industrie, UHH und TUHH DESY-Start-up-Office Innovationszentrum Technologiezentrum Lurup Zeit: ab sofort Kosten: 155 Tsd. € p.a. Zeit: ab 2017 Kosten: 9,6 Mio. € (FHH) Zeit: ab 2019 Kosten: noch offen in Planung eingerichtet in Diskussion Betreiber DESY-TT Innovationszentrum GmbH

38. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!