Abo
  • Services:

Die Aufnahme ist schneller als die Zerstörung der Probe

Röntgenstrahlung hat eine sehr kurze Wellenlänge. Das ergibt eine hohe Auflösung: "Je kürzer die Wellenlänge des Lichts, desto kleiner die Dinge, die wir uns damit anschauen können", sagt Ebeling. Sprich: Die Auflösung liegt im atomaren Bereich.

  • Vorsicht Vakuum! Am European Xfel geht es voran. 2017 soll die Anlage in Betrieb gehen. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • In der Experimentierhalle in Schenefeld ... (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • ... werden die wissenschaftlichen Instrumente stehen. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Aus einem mehrere Kilometer langen Tunnel kommen Röntgenblitze mit Lasereigenschaften. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • In Instrumenten wie HED oder ... (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • ... MID treffen sie auf Proben. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Der Tunnel ist 3,4 km lang. Darin werden zunächst Elektronen bis fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • In Undulatoren werden sie dazu gebracht, Röntgenblitze zu emittieren. (Foto: Heiner Müller-Elsner/European Xfel)
  • An jedem Tunnelende hängen zwei Experimente. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Aber nur jeweils eines bekommt die Röntgenblitze. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Am European Xfel soll Grundlagenforschung in unterschiedlichen Disziplinen betrieben werden. (Foto: Heiner Müller-Elsner/European Xfel)
  • An dem Projekt sind elf europäische Länder beteiligt. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
In Instrumenten wie HED oder ... (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
Stellenmarkt
  1. Bosch Gruppe, Waiblingen
  2. über duerenhoff GmbH, München

Die Blitze sind zudem extrem kurz: Pro Sekunde kommen zehn Folgen mit je 2.700 Pulsen an, also 27.000 Pulse pro Sekunde. Ein Puls dauert wenige Femtosekunden - eine Femtosekunde ist eine Billiardstel Sekunde. Das bedeutet, die Belichtungszeit ist sehr kurz, was es ermöglicht, auch sehr schnelle Vorgänge scharf abzubilden, etwa die Reaktionsschritte einer chemischen Reaktion.

Das Atom bewegt sich nicht

Die Blitze seien so kurz, dass ein "Standbild von Materie" aufgenommen werde, erklärt Ulf Zastrau, wissenschaftlicher Leiter des Instruments High Energy Density Science (HED) im Gespräch mit Golem.de. In dieser Zeit kreise ein Elektron einige Dutzend Mal um den Atomkern, ein Atom in einem Festkörper bewege sich nicht.

Zastrau will am European Xfel Experimente durchführen, die die Zustände im Inneren von Planeten nachbilden, etwa im Erdkern. Da sich diese Zustände nicht vor Ort erforschen lassen, muss der Forscher sie in seinem Experiment simulieren. "Die einzige Chance, die wir haben, ist, ein kleines Stückchen von dem gleichen Material zu nehmen und dann Bedingungen herzustellen, die so ähnlich sind, wie wir glauben, dass es dort aussieht."

Energiedichte wie im Erdkern

Für Studien über den Erdkern will Zastrau Eisenproben mit Röntgenblitzen beschießen. "Wir deponieren mit diesem ganz kurzen Energiepuls diese ganze Energie dort hinein. Wir haben quasi von 0 auf 100 die ganze Energie in diesem System. Das ist dann ein Zustand, der noch die gleiche Dichte wie vorher hat, weil sich nichts bewegen konnte. Aber von der Energiedichte her ist das ein Äquivalent vom Erdkern. Das können wir in dem Moment studieren."

Der Puls ist so energiereich, dass er die Probe zerstört. Das macht aber nichts: Die Energie werde in einer Zeitskala deponiert, "auf der das Eisen gar nicht merkt, was mit ihm passiert. Die Eisenatome haben keine Chance, sich in dieser Zeit irgendwie zu bewegen", sagt Zastrau. Die Lichtgeschwindigkeit ist höher als die mechanische Bewegung im Molekül. Die Aufnahme erfolgt, bevor die Atome auseinanderfliegen. Diffraction before Destruction, Aufnahme des Bildes vor der Zerstörung des Moleküls, wird dieser Effekt genannt.

Der Röntgenpuls wird gestreut

Aufnahme heißt: Der Röntgenpuls trifft auf die Probe und wird zum Teil gestreut. Es entsteht ein Beugungsmuster, das der Detektor auffängt. Aus diesen Mustern kann dann ein Bild errechnet werden, beispielsweise die Struktur eines Biomoleküls.

Die Detektoren sind Kameras, die im Röntgenbereich arbeiten. Sie müssen sehr leistungsfähig sein, da sie bis zu 27.000 Bilder in der Sekunde auswerten. Dabei vergehen zwischen zwei Blitzen gerade einmal 220 Nanosekunden - das ist zu kurz zum Speichern. Jeder Pixel eines Detektors verfügt deshalb über Kondensatoren, die als Zwischenspeicher dienen.

Die Zwischenspeicher werden ausgelesen und die Daten gespeichert. Aber nicht alle: Zu einem Experiment gehört ein Detektor, der bestimmt, welche Daten gespeichert werden. Er überwacht beispielsweise, ob die Pulsenergie über einem bestimmten Schwellenwert liegt, ob die Proben richtig injiziert oder richtig getroffen wurden. Nur wenn dieser Detektor meldet, dass das Signal gut war, wird auch gespeichert. Trotz dieser Auswahl wird ein Detektor in der Sekunde 10 bis 40 GByte an Daten erzeugen.

Soweit die Theorie. Ob das alles klappt, wird sich im kommenden Jahr zeigen.

 Xfel: Riesenkamera nimmt Filme von Atomen auf2017 geht es los 
  1.  
  2. 1
  3. 2
  4. 3
  5.  


Anzeige
Top-Angebote
  1. 284,90€ statt über 320€ im Vergleich (+ 50€ Rabatt bei 0%-Finanzierung und Gutschein: NAS-50)
  2. (u. a. Define R6 für 94,90€ + Versand, Zotac GeForce GTX 1080 Ti Blower für 639€ + Versand...
  3. (u. a. HP Omen 17.3" FHD mit i7-8750H/8 GB/128 GB + 1 TB/GTX 1050 Ti 4 GB für 1.049€ statt 1...
  4. (u. a. Creative Sound BlasterX Katana für 189,90€ + Versand statt 229,88€ im Vergleich und...

neocron 25. Aug 2016

Als ob du in der Lage waerst dies zu beurteilen ... :D

Rhino Cracker 21. Aug 2016

Ich vermute mal, die Aufnahmedauer ist stark begrenzt und sie jagen es zuerst in direkt...

H75 20. Aug 2016

https://www.youtube.com/watch?v=1oXRVEaoeaE https://www.youtube.com/watch?v=aK1iFMsbKGo

VeggiBurger 19. Aug 2016

Blödsinn. Der Untersuchungsgegenstand ist das was du untersuchen willst. Eisenatome in...


Folgen Sie uns
       


Monterey Car Week - Bericht

Ist die Zukunft der Sportwagen elektrisch? Wir haben die Monterey Car Week in L.A. besucht.

Monterey Car Week - Bericht Video aufrufen
Network Slicing: 5G gefährdet die Netzneutralität - oder etwa nicht?
Network Slicing
5G gefährdet die Netzneutralität - oder etwa nicht?

Ein Digitalexperte warnt vor einem "deutlichen Spannungsverhältnis" zwischen der technischen Basis des kommenden Mobilfunkstandards 5G und dem Prinzip des offenen Internets. Die Bundesnetzagentur gibt dagegen vorläufig Entwarnung.
Ein Bericht von Stefan Krempl

  1. T-Mobile US Deutsche Telekom gibt 3,5 Milliarden US-Dollar für 5G aus
  2. Ericsson Swisscom errichtet standardisiertes 5G-Netz in Burgdorf
  3. Masterplan Digitalisierung Niedersachsen will flächendeckende Glasfaserinfrastruktur

iPhone Xs, Xs Max und Xr: Wer unterstützt die eSIM in den neuen iPhones?
iPhone Xs, Xs Max und Xr
Wer unterstützt die eSIM in den neuen iPhones?

Apples neue iPhones haben neben dem Nano-SIM-Slot eine eingebaute eSIM, womit der Konzern erstmals eine Dual-SIM-Lösung in seinen Smartphones realisiert. Die Auswahl an Netzanbietern, die eSIMs unterstützen, ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz aber eingeschränkt - ein Überblick.
Von Tobias Költzsch

  1. Apple Das iPhone Xr macht's billiger und bunter
  2. Apple iPhones sollen Stiftunterstützung erhalten
  3. XMM 7560 Intel startet Serienfertigung für iPhone-Modem

Oldtimer-Rakete: Ein Satellit noch - dann ist Schluss
Oldtimer-Rakete
Ein Satellit noch - dann ist Schluss

Ursprünglich sollte sie Atombomben auf Moskau schießen, dann kam sie in die Raumfahrt. Die Delta-II-Rakete hat am Samstag ihren letzten Flug.
Von Frank Wunderlich-Pfeiffer

  1. Stratolaunch Riesenflugzeug bekommt eigene Raketen
  2. Chang'e 4 China stellt neuen Mondrover vor
  3. Raumfahrt Cubesats sollen unhackbar werden

    •  /