Dr. Kristian König erhielt für seine Doktorarbeit zum Thema „Laser-Based High-Voltage Metrology with ppm Accuracy“ den FAIR-GSI-Doktorandenpreis 2019. Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung ist ein physikalisches Forschungszentrum in Darmstadt. Dort wird aktuell die internationale Beschleunigeranlage FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) errichtet. Der Preis ist mit 1.000 Euro dotiert und wird von Pfeiffer Vacuum gestiftet. Professor Dr. Karlheinz Langanke, Forschungsdirektor von FAIR und GSI, und Daniel Sälzer, Mitglied der Geschäftsleitung der Pfeiffer Vacuum GmbH, übergaben den Preis im Rahmen des GSI-Kolloquiums.
Die Doktorarbeit von Dr. König wurde an der Technischen Universität Darmstadt in der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Wilfried Nörtershäuser angefertigt. Die präzise Messung hoher Spannungen von einigen 10.000 Volt ist für viele Bereiche der Technik wichtig. Präzisionsexperimente in der Physik erfordern teilweise Genauigkeiten bis auf ein Millionstel der gemessenen Spannung (1 ppm = 1 part per million). Bei einer Spannung von 10.000 Volt entspricht das einer Unsicherheit von 10 Millivolt.
Dr. König ist es gelungen, solche Spannungen mit Hilfe eines Lasers exakt zu messen. Dazu werden Ionen mit der zu messenden Spannung beschleunigt und dann wird der Einfluss der Geschwindigkeit auf die „Farbe“ (die Frequenz) des von den Ionen ausgesandten Lichtes gemessen. Dabei macht man sich den optischen Dopplereffekt zunutze. Dieser kann mit Lasern extrem präzise bestimmt werden, dabei muss man jedoch die Eigenschaften des Ionenstrahls und des Laserstrahls sehr gut unter Kontrolle haben. Dr. König hat eine Apparatur entwickelt, mit der er in der Lage ist, Spannungen auf 5 ppm genau zu messen. Dies ist 20-mal genauer, als es je zuvor mit dieser Technik gelungen ist. Solche genauen Messungen werden beispielsweise benötigt, um die Geschwindigkeit der Ionen in den Speicherringen bei GSI und zukünftig bei FAIR zu bestimmen, was für Präzisionsexperimente von entscheidender Bedeutung ist.
„Die Ergebnisse sind besonders faszinierend, da die Physik rund um neutronen-reiche Kerne und Neutronensterne einer der Forschungsschwerpunkte der neuen Beschleunigeranlage FAIR ist“, sagte Professor Dr. Karlheinz Langanke. „Die hervorragenden Forschungsmöglichkeiten an der GSI-Beschleunigeranlage und die Entwicklung von FAIR locken viele junge Wissenschaftler aus aller Welt in unsere Forschungseinrichtung. Sie leisten mit ihren innovativen Ideen wichtige Beiträge zur Entwicklung der neuen Beschleuniger und Detektoren.“
Daniel Sälzer, Mitglied der Geschäftsleitung der Pfeiffer Vacuum, gratulierte dem Preisträger: „Wir freuen uns, dass die Realisierung des FAIR-Projektes nun immer schneller Fahrt aufnimmt. Jedoch lassen sich solche einzigartigen Leuchtturmprojekte nur durch Engagement und herausragende Arbeiten realisieren. Einem derartigen Einsatz für Forschung und Wissenschaft können wir alle nur höchste Anerkennung zollen.“
Pfeiffer Vacuum und das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung verbindet eine langjährige Partnerschaft. Vakuumlösungen von Pfeiffer Vacuum werden dort seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt.
Der FAIR-GSI-Doktorandenpreis wird jährlich für die beste Doktorarbeit des vorangegangenen Jahres vergeben, die durch GSI im Rahmen der strategischen Partnerschaften mit den Universitäten in Darmstadt, Frankfurt, Gießen, Heidelberg, Jena, Mainz oder durch das Forschungs- und Entwicklungsprogramm gefördert wurde. Aktuell arbeiten im Rahmen der Graduiertenschule HGS-HIRe (Helmholtz Graduate School for Hadron and Ion Research) über 300 Doktorandinnen und Doktoranden an Dissertationen mit Verbindung zu GSI und FAIR.
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