SLS 2.0: Das Upgrade der Grossforschungsanlage kommt voran

Noch laufen Messungen an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS. Die Umbauvorbereitungen schreiten jedoch schon längst im Hintergrund voran. Erst im Herbst 2023 soll die sogenannte «Dark Time» beginnen, dann werden die Maschinen heruntergefahren und es wird für gut ein Jahr kein Röntgenlicht an den Strahllinien und ihren jeweiligen Experimentierstationen geben, während der Elektronenspeicherring der SLS und weitere Teile komplett zurück- und wieder neu aufgebaut werden.

Zentral ist dabei der Austausch der Magnetsysteme. Die SLS erzeugt Röntgenlicht für die Forschung, indem Elektronen zunächst beschleunigt, dann bei 99,999 998 Prozent der Lichtgeschwindigkeit mittels spezieller Magnete im sogenannten Elektronenspeicherring auf einer Kreisbahn gehalten werden, wo sie schliesslich angeregt werden, Röntgenstrahlen für die Forschung auszusenden. Die Präzision dieser Magnete ist dabei entscheidend, damit die Elektronen in einem sehr schmalen Strahl exakt auf ihrer Bahn bleiben.

Magnete, die Elektronen auf Kurs halten

Insgesamt werden mehr als 1000 neue Magnete im Zuge des Upgrades am Elektronenspeicherring verbaut werden. Etwa 400 davon sind Permanentmagnete, die übrigen rund 600 sind verschiedene Typen von Elektromagneten. Alle diese Magnete wurden am PSI konzipiert und konstruiert, die Elektromagnete werden von einer externen Firma hergestellt. Seit April 2022 treffen diese nun am PSI ein. Fachleute in der Arbeitsgruppe Magnete unter der Leitung von Stéphane Sanfilippo vermessen derzeit die Bauteile und das von ihnen erzeugte Magnetfeld mit hochmodernen Methoden.

«Zurzeit vermessen wir das Magnetfeld der ersten Quadrupol-Elektromagnete, unter anderem mit der Methode der rotierenden Spule», erklärt Sanfilippo. «Jeder der etwa 1000 Magnete trägt eine eindeutige Identifikationsnummer, für die wir nun die magnetischen Eigenschaften und andere Messergebnisse in eine Datenbank eingeben. Wann immer später etwas an der SLS 2.0 korrigiert oder optimiert werden muss, stehen die notwendigen Daten zu jedem einzelnen Magneten jederzeit bereit.»

Upgrade der Strahllinie TOMCAT gesichert

Eine weitere Neuigkeit zeigt, wie das Projekt SLS 2.0 voranschreitet: Der Kanton Aargau hat am 6. Mai 2022 bekannt gegeben, mit 9,75 Millionen Franken die nötigen Mittel für die Erneuerung einer der Röntgen-Strahllinien der SLS bereitzustellen, nämlich der Strahllinie TOMCAT, an der schon in den vergangenen Jahren erfolgreich Spitzenforschung in tomografischer Mikroskopie und bei kohärenten radiologischen Untersuchungen gemacht wurden. So arbeiten der Kanton Aargau und das PSI zusammen an der Schaffung eines lebendigen Technologie-Ökosystems, das Innovationen beschleunigt und das lokale Wirtschaftswachstum anregt.

Die Finanzierung des grundlegenden Umbaus der SLS ist mit 129 Millionen Franken im Rahmen der BFI-Botschaft 2021–2024 bereits durch den Bund gesichert und enthält auch schon die Anpassung ausgewählter Strahllinien.

Seit ihrer Inbetriebnahme im Jahr 2001 hält die SLS eine Position im internationalen Spitzenbereich und steht Gastforschenden aus der ganzen Welt nach dem Prinzip der wissenschaftlichen Exzellenz zur Verfügung. Die hier errungenen Forschungsergebnisse haben bereits zu verschiedenen Nobelpreisen beigetragen. An den diversen Strahllinien der SLS lassen sich beispielsweise die elektronischen oder magnetischen Eigenschaften von Materialien untersuchen, die für die nächste Generation elektronischer Geräte nützlich sein können. An anderen Experimentierstationen sind die Forschenden auf zerstörungsfreie 3-D-Aufnahmen mit der Auflösung weniger Nanometer spezialisiert. Wieder anderswo kann die Struktur von Proteinen entschlüsselt werden, wichtigen Bausteinen des Lebens, deren genaue Kenntnis dabei hilft, neue medizinische Wirkstoffe und Impfstoffe zu entwickeln. Das Upgrade-Projekt SLS 2.0 wird die Qualität der Röntgenstrahlung für die Forschung auf das 40-Fache des bisherigen Wertes heben. So wird hier auch in den kommenden Jahrzehnten hochaktuelle Forschung möglich bleiben.

Text: Paul Scherrer Institut/Laura Hennemann