51 ° 03'49 "N 13 ° 56'59" E / 51,06361 ° N 13,94972 ° E / 51,06361; 13,94972
Helmholtz -Zentrum Dresden-Rossendorf ( HZDR ) — это исследовательская лаборатория в Дрездене. Она проводит исследования в трех областях Ассоциации Гельмгольца: материалы, здравоохранение и энергетика. HZDR является членом Ассоциации Гельмгольца немецких исследовательских центров .
История
HZDR расположен на месте бывшего Центрального института ядерной физики (позднее: Центральный институт ядерных исследований) в Дрездене-Россендорфе, который был основан в 1956 году и стал крупнейшим ядерным исследовательским институтом в ГДР. Бывший исследовательский центр в Россендорфе был частью Германской академии наук . Британский физик немецкого происхождения Клаус Фукс , который принимал участие в Манхэттенском проекте и действовал в качестве шпиона в пользу Советского Союза , был заместителем директора до 1974 года.
В 1992 году на месте исследований был основан Forschungszentrum Rossendorf. В 2006 году название было изменено на "Forschungszentrum Dresden-Rossendorf", чтобы подчеркнуть связь с исследовательской инфраструктурой в городе Дрезден. В 2011 году центр стал членом Ассоциации немецких исследовательских центров имени Гельмгольца . [2]
Научно-исследовательские программы
Дрезденская лаборатория сильных магнитных полей: конденсаторная батарея импульсного источника токаИсточник излучения ELBE (электронный линейный ускоритель для пучков с высокой яркостью и низким коэффициентом излучения)Дрезденский лазерный источник ускорения DRACOИонный пучок, ударяющий по поверхности материала
HZDR проводит исследования в области материалов, здравоохранения и энергетики в Дрездене и еще в четырех местах в Германии и одном во Франции. В Гренобле он управляет линией пучка для исследований радиохимии в Европейском центре синхротронного излучения ( ESRF ). Три из пяти крупных объектов HZDR доступны для международных ученых.
Материалы
Ученые HZDR изучают структуру и функции новых материалов, чтобы лучше понять, оптимизировать и использовать их для конкретных приложений. Это включает исследования новых сверхпроводящих и полупроводниковых материалов с использованием сильных магнитных полей или ионных пучков. Они разрабатывают детекторы для применения в медицине и технике, а также совершенствуют технологии ускорения частиц .
Здоровье
HZDR нацелен на достижение прогресса в ранней диагностике и терапии рака . Он сотрудничает с партнерами из университетской медицины (Национальный центр радиационных исследований в онкологии, OncoRay, в Дрездене). Исследования рака HZDR сосредоточены на трех основных областях: новые радиоактивные фармацевтические препараты для диагностики и терапии рака, инновационные методы медицинской визуализации, используемые в онкологии, а также ускорение частиц с использованием новых лазерных технологий для радиационной онкологии .
Энергия
Исследователи HZDR ищут экономически и экологически обоснованные энергетические решения. Институт Гельмгольца во Фрайберге по ресурсным технологиям, совместная инициатива HZDR и TU Bergakademie Freiberg , нацелен на новые технологии для разведки, добычи и использования стратегически важных металлов и минералов, например, биотехнологические методы переработки металлов . Ученые также изучают энергоемкие процессы в промышленности, такие как литье стали или химическая промышленность. Они изучают ядерные хранилища и реакторы. И они вносят вклад в новые технологии хранения, например, разрабатывают жидкометаллическую батарею.
Научно-исследовательские учреждения
HZDR управляет несколькими исследовательскими центрами:
ELBE — это Центр мощных источников излучения и крупнейший исследовательский центр HZDR. Он включает в себя сверхпроводящий линейный ускоритель электронов для пучков с высокой яркостью и низким эмиттансом (ELBE) и два FEL для среднего и дальнего инфракрасного спектра. Кроме того, электронный пучок обеспечивает несколько других вторичных пучков (квазимонохроматические рентгеновские лучи , поляризованное тормозное излучение , импульсные нейтронные пучки и импульсные моноэнергетические позитроны ). [3]
Мощный лазер Dresden Laser Acceleration Source (DRACO), [4] титан-сапфировый лазер, достигает мощности 1 ПВт с помощью усиления чирпированных импульсов и используется для ускорения протонов и электронов до высоких энергий с помощью лазерного плазменного ускорения. DRACO является частью Центра ELBE по источникам излучения высокой мощности HZDR.
С PEnELOPE строится еще одна лазерная система с петаваттной энергией. Это источник короткого импульса лазера в петаваттном диапазоне, накачиваемый диодными лазерами. В частности, он предназначен для ускорения протонов с помощью лазера в медицинских целях. Конечной целью является замена больших ускорителей частиц, необходимых сегодня для протонной лучевой терапии рака, на гораздо более компактные установки. [5]
Дрезденская лаборатория сильных магнитных полей (Hochfeld-Magnetlabor Dresden, HLD) расположена прямо рядом с ELBE, чтобы иметь возможность проводить комбинированные эксперименты. Здесь генерируются особенно сильные импульсные магнитные поля. Здесь доступны магнитные поля до 100 тесла для исследования материалов. Катушки, которые также были разработаны на месте, могут генерировать поля 95 тесла в течение долей секунды (по состоянию на май 2017 года). Катушки охлаждаются примерно до -200 °C жидким азотом, и через них в течение короткого времени протекает ток в несколько десятков тысяч ампер. Для этой цели используется конденсаторная батарея (рис.). В HLD также исследуются фундаментальные квантово-механические свойства магнетизма и разрабатываются новые компоненты, такие как высокотемпературные сверхпроводники. HLD является пользовательским объектом и партнером в проекте ЕС European Magnetic Field Laboratory (EMFL), консорциуме, призванном объединить и координировать существующие европейские лаборатории сильных магнитных полей.
Helmholtz International Beamline for Extreme Fields (HIBEF) [6] был создан HZDR совместно с Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) на рентгеновском лазере European XFEL в Гамбурге . HIBEF объединяет рентгеновское излучение European XFEL с двумя суперлазерами, мощной магнитной катушкой и платформой для исследований с ячейками алмазного штампа. Таким образом, поведение вещества под воздействием исключительно высоких давлений, температур и магнитных полей может быть изучено с беспрецедентной точностью. [7]
Центр ионного пучка (IBC) [8] предлагает возможность выборочной бомбардировки образцов заряженными атомами различных легких и тяжелых химических элементов, поступающих из разных источников. Эти плазменные и ионные источники генерируют ионы всех видов с энергиями от 10 эВ до 50 МэВ. Несколько машин могут ускорять снаряды до разных энергий, что позволяет контролировать их воздействие на образец. В зависимости от элемента и энергии эти ионные пучки подходят для исследования или выборочной модификации образцов. Эти машины используются в основном для разработки крошечных электронных компонентов, слоистых полупроводниковых систем, таких как солнечные элементы, или оптических материалов, таких как прозрачные, но проводящие поверхности современных экранов. IBC финансируется как пользовательское учреждение ЕС.
ROBL, Rossendorf Beamline в ESRF в Гренобле, Франция, состоит из двух установок для радиохимических экспериментов. [9]
Центр ПЭТ [10] работает совместно с Техническим университетом Дрездена и Университетской клиникой Дрездена. Исследователи разрабатывают методы визуализации для диагностики рака, а также новые подходы к лечению рака. Вместе эти учреждения также управляют Национальным центром радиационных исследований в онкологии – OncoRay.
Термогидравлическая испытательная установка TOPFLOW исследует стационарные и переходные явления в двухфазных потоках и разрабатывает модели, полученные с помощью кодов вычислительной гидродинамики (CFD). [11]
DREsden Sodium facility for DYNamo and thermohydraulic studies (DRESDYN) предназначена как платформа для крупномасштабных экспериментов, связанных с гео- и астрофизикой, а также для экспериментов, связанных с термогидравликой и аспектами безопасности жидкометаллических батарей и жидкометаллических быстрых реакторов. Ее наиболее амбициозные проекты - это однородное гидромагнитное динамо, приводимое в движение исключительно прецессией, и большой эксперимент типа Тейлора-Куэта для комбинированного исследования магниторотационной неустойчивости и неустойчивости Тейлера. [12]
Институт Гельмгольца во Фрайберге по ресурсным технологиям совместно с Техническим университетом Фрайбергской горной академии.
Кроме того, существуют научно-исследовательские отделы, которые охватывают конкретные направления исследований как независимые подразделения: CASUS (Центр передового понимания систем) как формирующийся институт и Департамент теоретической физики.
Научно-техническую поддержку всем институтам и научным подразделениям оказывают два центральных отдела:
Центральный департамент научно-исследовательских технологий, занимающийся разработкой и созданием исследовательских установок и экспериментов.
Центральный департамент информационных услуг и вычислительной техники, отвечающий за информационную инфраструктуру всех объектов HZDR.
Сотрудничества
HZDR связан с другими учреждениями на национальном и международном уровнях и организован в различные исследовательские альянсы.
В HZDR работает около 1400 сотрудников, работающих на шести исследовательских объектах. [1] Штаб-квартира находится в Дрездене.
Передача технологий
Корпорация HZDR Innovation GmbH [23] предлагает промышленные услуги с использованием ноу-хау и инфраструктур HZDR в области ионной имплантации. Эта технология применяется для легирования поверхностей материалов инородными атомами или для создания дефектов в полупроводниках. Она также используется для создания материалов с целевыми характеристиками, такими как стойкость к окислению, что важно для легких конструкций в авиации или автомобилестроении, или биосовместимость для медицинских имплантатов . Продукты HZDR Innovation, которые уже были коммерциализированы, включают в себя сетчатый датчик и измерительные приборы для анализа многофазных потоков.
Студенты и молодые ученые
Там работают около 170 докторантов. HZDR создал младшие исследовательские группы для продвижения выдающихся молодых ученых, темы которых по состоянию на 2021 год: [24]
Физическая химия биомолекулярных конденсатов
Пузыри плывут вместе с турбулентными потоками
Динамика поверхностей и интерфейсов, управляемая терагерцовым излучением
Искусственный интеллект для будущего фотонной науки
Расширенное моделирование многофазных потоков
Нано безопасность
БиоКоллект
Прикладное лазерное ускорение частиц
Другая молодая исследовательская группа получает специальное финансирование от Ассоциации Гельмгольца: [25]
Сверхбыстрые рентгеновские методы для лабораторной астрофизики
HZDR управляет Международной исследовательской школой Гельмгольца по наноэлектронным сетям (NANONET) [26], а также летней студенческой программой. [27]
Примечания
^ abc Факты и данные о Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
^ «Прессемиттейлунг от 22 июня 2009 г.: Per Unterschrift besiegelt – das FZD wechselt zur Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (немецкий)» . ХЗДР. 22 мая 2009 г. Архивировано из оригинала 18 июля 2011 г. Проверено 22 мая 2009 г.
^ "Источник излучения ЭЛЬБА". HZDR.
^ "ДРАКО". ХЗДР.
^ ПЕНЕЛОПА
^ Международный канал Гельмгольца для экстремальных полей (HIBEF)
^ обнаружен – Журнал исследований HZDR 1/2021: Экстремальные состояния под землей
^ Обзор IBC - Методы и приборы
^ "Rossendorf Beamline в ESRF". HZDR.
^ "ПЭТ-центр". HZDR.
^ "TOPFLOW - Испытательная установка для нестационарного двухфазного потока". HZDR.
^ Стефани, Ф.; Экерт, С.; Гербет, Г.; Гизеке, А.; Гундрум, Т.; Штеглих, К.; Вайер, Т.; Вустманн, Б. (2012). «DRESDYN — новая установка для МГД-экспериментов с жидким натрием». Магнитогидродинамика . 48 : 103–113. arXiv : 1201.5737 . Bibcode : 2012arXiv1201.5737S. doi : 10.22364/mhd.48.1.12.
^ Институты Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф
^ ПРЫЖКИ
^ ERF AISBL
^ ФАКТ
^ Инфраструктуры ускорителей и исследовательских реакторов для образования и обучения
^ lightsources.org
^ ИЗЛУЧАТЬ
^ FineFuture
^ HESEB - Helmholtz-SESAME Beamline в режиме мягкого рентгеновского излучения
^ ДРЕЗДЕН-концепция
^ "HZDR Innovation GmbH". HZDR Innovation GmbH.
^ Младшие исследовательские группы в HZDR
^ Helmholtz-Gemeinschaft: Группы молодых исследователей Гельмгольца
