Desy beschleuniger
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DESY Beschleuniger. Reinhard Brinkmann - M- 1. September 2014 Herzlich willkommen zur Versammlung des M- Bereichs !. Übersicht unserer grossen Aktivitäten. Fertigstellung laufende grosse Projekte. Konsolidierung des Betriebs. Verstärkte F&E, neue Ideen, Kooperationen.

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DESY Beschleuniger .

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Presentation Transcript


Desy beschleuniger

DESYBeschleuniger.

Reinhard Brinkmann -M-

1. September 2014

HerzlichwillkommenzurVersammlungdes M-Bereichs!


Bersicht unserer grossen aktivit ten

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

[email protected]

Beteiligung ILC??

ARD Programm in HGF-PoF3 etabliert


Petra iii leitung rainer wanzenberg

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)


Ausbau petra beam lines leitung wolfgang drube fs techn koordination bei m michael bieler

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!


Petra extension baumassnahmen

PETRA extension Baumassnahmen


Petra extension systeme und komponenten

PETRA extension Systeme und Komponenten


Petra perspektiven

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.)


Vorbeschleuniger leitung m h ning h ehrlichmann

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


Flash leitung siegfried schreiber

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


Rf gun

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


Sflash fel seeding experiment

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)


Flash ii projekt leitung b faatz fs koord bei m katja honkavaara

FLASH-II Projekt(Leitung: B. Faatz/FS, Koord. bei M: Katja Honkavaara)

Beamlines FLASH1 und FLASH2


Flash2 inbetriebnahme

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!


Flash perspektiven

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


Xfel leitung hans weise

Photon beamlines tunnel

Accelerator tunnel

Undulator tunnels

XFEL (Leitung: Hans Weise)


Desy beitr ge zu 30 der xfel arbeitspakete

DESY Beiträgezu 30 der XFEL Arbeitspakete

  • In-kind Beiträge in Höhe von ca. 400M€

  • Nahezualle M-Gruppen stark involviert, ca. 260 FTE imProjekt


Desy beschleuniger

DESY koordiniert das int. Accelerator Consortium –

und hilftbeiProblemen…

100 Module, 800 Cavities, etc…


Sehr erfolgreiche s c cavity produktion test

Sehrerfolgreiches.c. Cavity Produktion + Test

Fa. Zanon

Fa. RI

Testbetrieb in AMTF Halle

(IFJ Krakau-Team)


Mehr als die h lfte der cavities produziert 400

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


Modulzusammenbau bei cea saclay

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


Modulproduktion und test

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


Zahlreiche weitere umfangreiche aktivit ten im projekt

ZahlreicheweitereumfangreicheAktivitätenimProjekt…

Erstes von 100 Modulen in finaler Position L1

20.8.2014


Xfel betrieb

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


Betriebsorganisation alle maschinen

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)


Ilc leitung nick walker enge zusammenarbeit m fh

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


Personal ressourcen

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


Desy beschleuniger

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


Priorit ten

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 [email protected])

    • 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


Eigenst ndige beschleunigerforschung erfolgreich im helmholtz portfolio etabliert

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


Ard struktur und leitung

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


Desy beschleuniger

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


Desy beschleuniger

TDS measurement of microbunching

ST3 Perspektiven fs-Technologie und Konzepte

PräzisionsHochfrequenzregelung LLRF

LaufendesTechnologie Transfer Projekt

new beam arrival monitor

(coop. TU-Darmstadt)


Desy beschleuniger

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”


Desy beschleuniger

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


Desy beschleuniger

ST4: strahlgetriebene PWA

FLASHforwardim FLASH2 Tunnel

(Leitung J. Osterhoff/FH)

Co-op Helmholtz VI

Externe bunch Injektionmöglich (Doppelbunchaus RF gun)

Interne “Trojan Horse” Injektionsiehtsehrvielversprechendaus


Beschleuniger ideenmarkt

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


Desy beschleuniger

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


Desy beschleuniger

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!


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