Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg
vom 16. bis zum 27. Oktober 2006
Von Alia Heyen
Zunächst erhielt ich in einem kleinen Vortrag einen ersten Einblick in die Entwicklung des DESY und die Forschung am DESY. Darauf folgte eine Führung durch das Gelände mit einer Besichtung des Hamburger Synchrotron Strahlungslabor (HASYLAB) und Erläuterungen, wie Teilchenbeschleuniger und Synchrotrons funktionieren. Nachmittags erklärte mir Olaf, ein Mitarbeiter der Forschungsgruppe, Näheres zur Arbeit im HASYLAB und machte mich mit allen Mitgliedern der Gruppe bekannt.
Ich habe erfahren, wie die Teilchenbeschleuniger und der Speicherring Doris miteinander zusammenhängen, wie Synchrotronstrahlung entsteht und wofür diese in etwa gebraucht wird.
Dieses Bild ist eine Luftansicht des DESY-Geländes in Hamburg. Die gestrichelten Linien weisen auf die Lage der Teilchenbeschleuniger HERA und PETRA hin. (Quelle: DESY)
Am Dienstag erklärte mir Wojciech, wie ein Synchrotron-Messplatz aufgebaut ist und mit was für Problemen der Nutzer zu kämpfen hat; also was seine momentane Arbeit ist. Er beschäftigt sich gerade damit, herauszufinden, wie man einen Röntgenstrahl umlenken muss, um zwei Strahlen exakt gleichzeitig auf eine Probe schießen zu können.
Unten sieht man einen typischen Versuchsaufbau, wie es ihn zum Beispiel im HASYLAB gibt.
Von Olaf angeleitet habe ich Graphen erstellt, die die Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Parametern bei der Lichtbrechung mit mehreren Röntgenlinsen zeigen. Ich habe beispielsweise den Zusammenhang zwischen der vertikalen oder horizontalen Bildgröße zu der Anzahl der Linsen in einem Graphen dargestellt.
Auf dem ersten Bild sieht man die Abhängigkeit der Brennweite f als Funktion der Anzahl der Linsen N. Das zweite Bild zeigt den Zusammenhang zwischen der Energie (eV) des Röntgenstrahls und der Brennweite.
Im ersten Teil des Tages habe ich im Auftrag von Gerhard Grübel Literatur von den so genannten elektronischen Journalen der DESY Bibliothek rausgesucht und habe eine Folie (siehe unten) erstellt, für die ich mir durch Literaturverweise Graphen und Texte zusammengestellt habe.
Im zweiten Teil habe ich mit Christian zusammen durch die Literatur von mehreren Journalen einen Graphen erstellt, bei dem man erkennen kann, welche Zeit- und Längenskalen mit dynamischer Röntgenstrahlen experimentell beobachtet wurden. Wir wollten damit zeigen, dass eine ältere Graphik, die eben dieses darstellen wollte, der Wahrheit entspricht.
Diesen Tag habe ich damit verbracht, nach einer Anleitung von Lorenz Streubilder von echten Proben zu bearbeiten. Wie man auf dem unteren Bild sieht, sind dort viele „Fehler“, die zum Beispiel schon vorher auf dem Detektor waren und die ich mit dem Programm Matlab herausgeschnitten habe.
Auf dem fertig bearbeiteten Bild (rechts) ist jetzt nur noch das Streubild der Probe zu erkennen.
Die neue Woche startete mit einer Erläuterung über die Forschungsarbeit von Agnes, der Französin in der Gruppe. Sie hat mit Laserlicht Proben untersucht. Unten sieht man einen typischen Versuchsaufbau.
Der Nachteil an Laserlicht gegenüber Röntgenstrahlen ist, dass nur optisch transparente Proben untersucht werden können.
Durch die Bilder, die auf eine CCD Kamera produziert wurden, konnte man Bewegungen in den Proben feststellen. Auf dem unteren Bild sieht man die Bewegungen, die allerdings sehr langsam sind.
Diesen Tag habe ich die meiste Zeit im Labor mit Tina verbracht. Am Vormittag machten wir zusammen Siliziumdioxidpartikel, die in ihrer Form unter dem Mikroskop aussehen wie kleine Kugeln, was man auf dem Bild sehen kann.
Nachmittags beschäftigten wir uns damit, einen magnetischen Stoff, ein so genanntes Ferrofluid herzustellen. Dieses Verfahren war schon um einiges aufwendiger, als das am Vormittag, aber es war auf jeden Fall eine Abwechslung.
Unten sieht man die schwarze Flüssigkeit, bestehend aus magnetischen kolloidalen Teilchen in Lösung (= Ferrofluid).
Am Mittwoch hat mir Bernd die verschiedenen Arten von Strukturen beigebracht: von 1D bis 3D und von rechtwinklig über schiefwinklig zu hexagonal.
Außerdem hat er erklärt, wann man Beugungsreflexe auf dem Detektor hat. Dieses ist nämlich nur der Fall, wenn zwischen den einzelnen Röntgenstrahlen eine Interferenz herrscht, sie also alle gleichzeitig ihr Maximum und Minimum haben. Dafür muss der richtige Einfallswinkel gefunden werden, wie es im Bild zu sehen ist. Dies ist durch das so genannte Bragg‘sche Beugungsgesetz gegeben: 2d sin (theta) = Lamda, wobei Lamda die Wellenlänge und d der Anstand zwischen den Netzebenen ist.
Als letztes erläuterte er mir noch, dass es bei verschiedenen Temperaturen auch verschiedene Reflexe gibt. Beim Beispiel unten ist die Probe bei -20C besser strukturiert, als bei 22C.
Das Praktikum war für mich eine gute Möglichkeit in die Arbeit der Forscher hineinzublicken. Ich habe vieles dazugelernt und fand es sowohl faszinierend, viele Informationen über die Forschungsarbeiten zu bekommen, als auch selber Bilder zu bearbeiten, Graphen zu erstellen oder Stoffe herzustellen. So hatte ich immer genügend Abwechslung und kein Tag war wie der andere, was mir besonders gut an dem Praktikum gefallen hat.