Kamerakomponenten für den leistungsstärksten Röntgenlaser

26.2.2018

© A. Allahgholi – CFEL

SPB-Kamera am XFEL mit Modulen, die am Fraunhofer IZM aufgebaut wurden.

Welche Struktur hat das Alzheimer-Protein oder was passiert im Körper, wenn Krebszellen entstehen? Die Suche nach Antworten auf solche Fragen führt Forschende tief in den Nanokosmos. Mit dem European XFEL, dem weltweit leistungsstärksten Röntgenlaser, tun sich für die Wissenschaft künftig ganz neue Möglichkeiten auf: Am 1. September wurde das mehr als 3 km lange Gerät offiziell für die Forschung freigegeben. Acht Jahre lang war ein internationales Team an seiner Entwicklung beteiligt – auch Forschende des Fraunhofer IZM.

Mit dem European XFEL wird es möglich, die dreidimensionale Struktur von Biomolekülen zu entschlüsseln und synthetische Materialien zu analysieren. Die Moleküle werden vom Röntgenlaser fotografiert, indem er extrem helle und ultrakurze Lichtblitze produziert – bis zu 27.000 Mal pro Sekunde und damit 200 Mal mehr als bei anderen Röntgenlasern. Aneinandergereiht ergeben die Bildaufnahmen ganze Filme, anhand derer sich der Ablauf von biochemischen und chemischen Prozessen erforschen lässt. Das Fraunhofer IZM übernahm beim European XFEL die Herstellung der Module für die SPB-Kamera, welche unter anderem für die Analyse von Biomolekülen eingesetzt werden kann. Dafür versah das Berliner Forschungsteam die elektronischen Komponenten auf Siliziumwafern mit mikrometergroßen Lotkugeln und bondete anschließend je 16 elektronische Auslesechips auf den röntgensensitiven Silizium-Sensorchip von 11 × 3 cm² Größe. Damit sind es die größten Detektor-Module, die bisher am Institut aufgebaut wurden. Zwanzig Kamera-Module haben die Fraunhofer-Forschenden bereits für den European XFEL fertiggestellt. Durch die Strahlung am Röntgenlaser werden diese jedoch stark belastet. Daher arbeiten die Forschenden daran, bis zu 100 Stück aufzubauen.