Prof. Dr.-Ing. Franz X. Kärtner – ERC Synergy Grant - AXSIS: Frontiers in Attosecond X-ray Science: Imaging and Spectroscopy

Prof. Dr.-Ing. Franz X. Kärtner – ERC Synergy Grant - AXSIS: Frontiers in Attosecond X-ray Science: Imaging and Spectroscopy

In diesen Monaten wird in Hamburg der Europäische Röntgenlaser (European XFEL), ein Freie-Elektronen Laser im harten Röntgenbereich, in Betrieb genommen. Das Kernstück der Anlage ist ein etwa 2,5 Kilometer langer supraleitender Beschleuniger, welcher Elektronen auf eine Energie von bis zu 17 Giga-Elektronenvolt (GeV) beschleunigt, bevor Sie auf einem etwa 200 Meter langen Slalomkurs gesandt werden, erzwungen durch starke periodische magnetische Felder, sogenannte Undulatoren. Dabei strahlen die Elektronen räumlich kohärente ultrakurze Röntgenpulse ab.

Der Europäische Röntgenlaser ist gegenwärtig die intensivste Röntgenquelle und ermöglicht neue Einblicke in den Bau und die Dynamik von Atomen, Molekülen und kondensierte Materie. Unser ERC-Projekt beschäftigt sich mit der Miniaturisierung von Beschleunigern und Röntgenlasern mit Hilfe von Terahertz-Technologie und der Hochenergie-Lasertechnik. Ziel ist zum einen damit räumlich und zeitlich vollständig kohärente Röntgenimpulse im Attosekundenbereich zu erzeugen. Diese neuartigen Röntgenquellen sollen neben der zerstörungsfreien räumlichen Abbildung und dem Filmen der Dynamik von Makromolekülen auch die ungestörte Beobachtung im Energieraum zulassen. Damit sollen neue Einblicke in den Ablauf chemischer Prozesse zum Beispiel bei der Photosynthese ermöglicht werden. Ein zweites Ziel des Projekts ist es, kompaktere Röntgenlaser zu bauen, um damit eine weitere Verbreitung dieser Technologien zu ermöglichen. Schlüsselkomponenten einer solchen Technologie sind dabei Terahertz-Beschleuniger, welche wesentlich höhere Beschleunigungsfeldstärken erlauben, und optische Undulatoren in Form von Hochleistungslaserimpulsen, welche sehr kurzperiodische Undulatoren ermöglichen.  

Zur Person

Franz Kärtner studierte Elektrotechnik und promovierte in Hochfrequenztechnik an der Technischen Universität München von 1981-1989. Er forschte als Feodor-Lynen Fellow der Alexander von Humboldt-Stiftung von 1991-1993 am MIT, habilitierte sich 1997 in Experimentalphysik an der ETH Zürich, und lehrte von 1999 bis 2001 an der Universität Karlsruhe (TH), und 2001 bis 2010 am MIT. Seit 2011 leitet er die Gruppe für Ultrakurzzeit-Laser- und Röntgenphysik am Center for Free-Electron Laser Science bei DESY und am Research Laboratory of Electronics des MIT und lehrt an der Universität Hamburg. Er ist bekannt für seine Arbeiten zur Rauschanalyse von Mikrowellenoszillatoren, Erzeugung ultrakurzer Laserpulse, Femtosekunden-Synchronisation von Großforschungsanlagen, Integrierte Femtosekundenlaser and Lasertechnik, Terahertz-Beschleunigung und kompakte Röntgenquellen.

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