Elektromagnetische Felder in der Beschleunigerphysik
Teilchenbeschleuniger finden heutzutage eine breite Anwendung. So werden sie zum Beispiel in der Halbleiterindustrie zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen oder Photovoltaikanlagen genutzt oder in der Medizin zur Strahlentherapie angewandt. Ein weiterer wesentlicher Anwendungsbereich von Teilchenbeschleunigern ist die Grundlagenforschung, welche die Entwicklung dieser Anlagen maßgeblich vorangetrieben hat. Experimente mit Beschleunigern zur Grundlagenforschung erlauben zum Beispiel die Untersuchung der inneren Struktur von Materie.
Ein Fokus der Gruppe "Elektromagnetische Felder in der Beschleunigerphysik" am Lehrstuhl von Prof. van Rienen sind Hochfrequenzbaugruppen von Teilchenbeschleunigern. Darunter fallen zum Beispiel supraleitende Hohlraumresonatoren, die eingesetzt werden, um geladene Teilchen auf hohe Energien zu beschleunigen. Typischerweise werden bestehende Resonatordesigns charakterisiert oder Strukturen für in der Planung befindliche Beschleunigeranlagen optimiert und entworfen. Von Interesse sind dabei stets von einem Feldproblem abgeleitete Größen, wie Streuparameter, Impedanzparameter, externe Güten und Eigenwellen.
Für ihre Studien nutzt die Arbeitsgruppe kommerzielle Softwarepakete und Eigenentwicklungen. Die Forschungsprojekte werden im Rahmen von BMBF und DFG Projekten eng mit dem HZB, dem HZDR, dem DESY und dem CERN durchgeführt.
Externe Doktoranden
Ehemalige Mitarbeiter
- Dr.-Ing. Karsten Rothemund
- Dr.-Ing. Ilja Agapov (extern)
- Dr.-Ing. Andre Arnold (extern)
- Dr.-Ing. Jenniffa Rudolph (extern)
- Dr.-Ing. Aleksandar Markovik
- Dr.-Ing. Thomas Flisgen
- Dr.-Ing. Korinna Brackebusch
- Dr.-Ing. Tomasz Galek
- Dr.-Ing. Dawei Zheng
- Dr.-Ing. Franziska Reimann
- Dr.-Ing. Johann Heller
- Dr.-Ing. Eden Tafa Tulu
- Dr.-Ing. Mario Beck (extern)
- Dr.-Ing. Robert Bansemer (Arbeitsgebiet Plasmaquellen am INP)
- Dr.-Ing. Kai Papke (extern)
- Dr.-Ing. Hermann Pommerenke (extern)
- Dr.-Ing. Shahnam Gorgi Zadeh
- Dr. rer. nat. Dirk Hecht
- Dr.-Ing. Gowrishankar Thalagavadi Hallilingaiah
Laufende Projekte
MuCol - A Design Study for a Muon Collider complex at 10 TeV center of mass: Task 6.1 Baseline concept of the RF system for acceleration to the High Energy Complex
Abgeschlossene Projekte
Enhanced European Coordination for Accelerator Research and Development (EuCard)
Die Arbeitsgruppe von Frau Prof. van Rienen war neben Projektpartnern vom Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY), der Universität Manchester (UMAN) und dem Cockcroft Institute Teil des Arbeitspaketes 12.4 des Forschungsprojektes EuCard2 (Enhanced European Coordination for Accelerator Research and Development.
Laufende Projekte
BMBF-Projekt 05K22HR1: „Verbundprojekt 05K2022 - WAKE: Wakefield and Beam Impedance Studies for Undulator Structures at BESSY II and the EuXFEL“
BMBF-Projekt 05H21HRRB1: "Verbundprojekt 05H2021 - R&D BESCHLEUNIGER (TOSCA-ATTAVANTI): Innovative theoretische Modelle und Simulationen zu zukünftigen supraleitenden Beschleunigern mit hohen Gradienten"
Abgeschlossene Projekte
Strahl-Impedanzberechnungen für das HiLumi-Upgrade des LHC-Injektores SPS und zukünftige CERN-Großgeräte und Entwurf eines Quadrupolresonators zur genauen Messung von HF-Eigenschaften metallischer Proben - SINCERE
Berechnung von Raumladungseffekten und Strahldynamik (STRAND)
"Entwicklung einer Multipacting-freien Kathodeneinheit für supraleitende Hochfrequenz-Photoinjektoren (SRF-Guns)“ (SINEMP) im Verbundprojekt „Hochbrillante photoinduzierte Hochfrequenz-Elektronenquellen“ (HOPE) sowie
"Entwicklung von Wakefield-basierten Apparaturen zur Kompression der longitudinalen Phasenraumverteilung an ELBE“ (WAKOMP) im BMBF-Forschungsschwerpunkt „Freie-Elektronen-Laser: Untersuchung von Materie mit ultrakurzen, extrem intensiven Röntgenpulsen"; "Gemeinsam viel heller. Im Verbund das Potenzial der hellsten Lichtquellen der Welt ausschöpfen." (FEL FSP-302)
"Entwicklung von Kavitäten und modenbasierten Diagnose-Verfahren für BESSY VSR unter Beachtung stochastischer Unsicherheiten“ (KADISO) im Verbundprojekt „Schlüsselmethoden und -komponenten für die Anwendung supraleitender CW-Multizell-Resonatoren in Strahlungsquellen“
"Entwicklung von Maßnahmen zur Milderung von Ioneneffekten in Hochstrom-Beschleunigern“ (MILOS) im gleichnamigen Verbundprojekt
Laufende Projekte
Development of the accelerating cavity and HOM coupler designs for the
FCC-ee
Kooperationsvertrag mit CERN: 16.12.2020 - 15.12.2023
Abgeschlossene Projekte
Entwicklung von Prototypen zur transversalen Strahlenablenkung eines 100mV Elektronenstrahls MHz Pulswiederholrate einschließlich der dafür notwendigen hochfrequenztechnischen und strahldynamischen Simulationsrechnungen (TRAnsversal Cavity for ELBE - TRACE)
Kooperationspartner: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR): 01.09.2016 - 28.02.2022
Cavity Design and Layout for the FCC-ee and FCC-hh RF systems
Kooperationsvertrag mit CERN: 01.09.2015 - 01.09.2018
Concatenation Studien für bERLinPro
Kooperationspartner: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB): 01.10.2016-31.01.2017
Concatenation Studien für bERLINPro
Kooperationsvertrag mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB): 15.09.2015 - 15.01.2016
Linear Collider Studien
Kooperationsvertrag mit DESY: 01.03.1998 - 31.12.2008