Pionierleistung dank Ultrapräzision

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Völlig neuartige Einblicke in die Materie

Apropos Zukunft: Am PSI – Paul Scherrer Institut – forschen jährlich 2000 Wissenschaftler intensiv an Zukunftstechnologien. Die Material-Forschung ist eines der Schwerpunktbereiche des PSI. Eines der ambitionierten Projekte ist, wie oben bereits erwähnt, der SwissFEL, ein 700 Meter langer Röntgenlaser, der ab 2016 laufen soll. Er erzeugt extrem kurze Pulse von Laser-Röntgenlicht und ermöglicht völlig neuartige Einblicke in Vorgänge und Strukturen der Materie.

Das Röntgenlicht wird von Elektronen ausgesandt, die hierfür zunächst auf extrem hohe Bewegungsenergien beschleunigt werden müssen. Die Beschleunigerelemente – Herzstücke des Beschleunigers – sind die sogenannten UP-Tassen. Sie werden sowohl durch die ALME als auch durch TEL Mechatronics Ltd. aus Kupfer hergestellt.

Extreme Präzision notwendig

Die Fertigung der sogenannten UP-Tassen des Röntgenlasers ist selbst für ein Unternehmen wie die ALME, die sich seit Langem in diesen Toleranzbereichen bewegt, eine Herausforderung. Das hat auch seinen Grund:

Die PSI-Forscher nutzen für den SwissFEL eine Technologie, die ihn kompakter und energiesparender macht als vergleichbare Anlagen. Das bedingt aber, dass die Komponenten von vorneherein in extremer Präzision hergestellt werden, da es keinen «Raum» für nachträgliche Korrekturen geben darf. Das Produktionsverfahren der Bauteile wurde am PSI entwickelt und von der ALME adaptiert. Adaptieren hört sich einfach an, ist es aber nicht. Letztlich muss in eine komplette UP-Fertigungsstätte investiert werden. Und: Laut ALME-CEO Ch. Taennler soll das Verfahren in Bezug auf Präzision kontinuierlich weiterentwickelt werden. Das sei extrem anspruchsvoll, weil man sich dann im Sub-Mikrometerbereich bewegt.

Auf die Frage, warum die UP-Tassen im Sub-µm-Bereich gefertigt werden müssen, antwortete Ch. Taennler: «Das Montieren und Justieren der Tassen ist derart anspruchsvoll, dass allein das Montieren aller Tassen bei der jetzigen Fertigungstoleranz über Jahre in Anspruch nehmen würde. In Zukunft will das PSI diese Montagezeit deutlich reduzieren. Ziel ist deshalb, dass wir sie auf 0,2 µm genau fertigen.»

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