„Alter Jumbo“ wird 30

Happy Birthday DTL

Die komplizierte Klingelanlage vor der verschlossenen Tür macht es einem gleich klar: Hier kommt nicht jeder rein. Drinnen warnt es an allen Ecken: „Kontrollbereich“, „Hochspannung“, „Lebensgefahr“. Wer sich trotzdem hineintraut, für den gehen alle Türen von selber auf; Dr. Manfred Roth und Rolf Wylich sehen ungefährlich aus und haben eine Menge zu erzählen aus 30 Jahren Dynamitron Tandem Laboratorium, kurz DTL. Manfred Roth, Leiter des DTL, kennt es fast von Anfang an, als es auf Initiative der sog. Gummistiefelgeneration – der ersten Professoren der RUB, die noch auf der Baustelle lehrten – hinter das Gebäude NB gebaut und 1973 in Betrieb genommen wurde. Seither habe sich nicht viel verändert, erzählt er, „das DTL ist wie ein alter Jumbo: Fast jedes Teil ist inzwischen erneuert, aber trotzdem ist es dieselbe Maschine.“ Einiges hat sich aber doch getan, das fällt spätestens im Kontrollraum auf. Der hat tanzsaalähnliche Ausmaße, ist aber gähnend leer. Das war nicht immer so: „Früher füllte ein Großrechner drei Viertel dieses Raums aus“, erzählt Rolf Wylich vom DTL-Team, „heute leistet ein einziger PC mehr.“ Einige Serverschränke und ein Kontrollpult sind übrig, das reicht heute. Von hier aus steuern vier Operateure das Geschehen im Labor und wachen über seine Sicherheit. Stets im Blick haben sie die Alarmleuchte, die mit Strahlungsmessern an acht Punkten des Labors verbunden ist, weil manche Experimente ionisierende Strahlung erzeugen, die in hohen Dosen gefährlich sein kann. Wer während solcher Tests rein will ins Labor, wird deshalb vorher mit einem kleinen Strahlungsmesser ausstaffiert, den es im Auge zu behalten gilt. Übersteigt die aufgenommen Strahlung den Grenzwert, heißt es ab nach draußen.
Der Weg ins Innere des DTL ist labyrinthisch. Um flexibel zu bleiben, baute man so gut wie keine festen Wände ein, sondern behilft sich nach dem Lego-Prinzip mit dicken Betonklötzen. Dahinter, in einem blauen Drahtkäfig, versteckt sich das Herz des Labors, die Ionenquelle. Vier Mio. Volt liegen hier an. Das gewünschte Ausgangsmaterial, das als Gas oder Festkörper vorliegen kann, wird mit einem Cäsiumstrahl beschossen, sodass sich einzelne Atome herauslösen. Die werden zunächst elektrisch aufgeladen und vorbeschleunigt, bevor sie ein Türchen weiterwandern in einen 15 Meter langen grünen Tank. Durch ihre negative Ladung werden sie angezogen von einer Hochspannung in der Mitte des Tanks. Auf ihrem Weg dorthin werden sie zum ersten Mal beschleunigt. Dort angekommen, verlieren sie Elektronen an ein Gas, so dass sie nun positiv geladen sind und von der Spannungsquelle wieder abgestoßen werden. Ihr neues Ziel ist ein negativer Gegenpol am Ende des Tanks – sie werden in diesem zweiten Schritt noch schneller (daher auch „Tandem“). Aus dem Tank heraus flitzen die Teilchen in ein Rohrsystem, das sich sternförmig in Richtung der einzelnen Experiment-Aufbauten verzweigt. Welchen Weg die Ionen nehmen, entscheiden die Operateure. Es kann immer nur je ein Experimentierplatz bestrahlt werden. Pumpen erhalten in den Rohren unter einigem Getöse ein Vakuum, „denn in Luft würden die Teilchen sofort gebremst und kämen kaum einen Meter weit“, erläutert Manfred Roth. „Dann kann man den Ionenstrahl auch sehen, als leuchtende Keule“. Im Rohr ist er unsichtbar. Dafür, dass die Teilchen nicht vom rechten Weg abkommen, sorgen starke Magneten. Sie lenken den Strahl um alle Ecken und fokussieren ihn am Ende auf sein Ziel, das Target. Das kann z.B. aus Elektronikbauteilen bestehen, die mit Hilfe der Teilchen präpariert werden sollen. Der Strahl, der nur etwa drei Millimeter dick ist, scannt dafür den sog. Wafer ab, der die Bauteile trägt.
Solche Aufgaben stellen dem DTL neben den Forschern der RUB auch immer mehr Industrieunternehmen, an die RUBITEC das DTL vermarktet. „Wir sind zertifiziert nach ISO 9001“, erzählt Manfred Roth stolz, und Rolf Wylich ergänzt: „Als Dienstleister für die Industrie haben wir uns inzwischen einen guten Namen gemacht“. So gehört mittlerweile auch ein amerikanisches Institut zu den Kunden; es lässt Zementproben zu Testzwecken mit Ionen beschießen. Diese Auftragsarbeiten sichern die Existenz des DTL, dessen Betrieb nicht eben billig ist. So verschlingt der Beschleuniger jährlich einige Hunderttausend Kilowattstunden an Strom. An drei Tagen der Woche arbeitet er nur für Industrieunternehmen. Für die RUB-Forscher bleibt trotzdem genug Zeit, denn das Labor ist an sieben Tagen der Woche in Betrieb. 80.000 Wafer werden jährlich beschossen, 3.572 Stunden lang arbeitete das DTL im Jahr 2002 – noch etwas, das sich im Laufe der Jahrzehnte verändert hat: „In den Anfangsjahren hatten wir rund 8.000 Betriebsstunden jährlich“, so Rolf Wylich. „Da waren zum einen mehr Diplomanden da – das DTL kooperierte auch noch mit den Unis Dortmund und Münster – zum anderen war die Datenverarbeitung so langsam, dass die Forscher Pausen einlegen mussten, damit der Computer hinterherkam.“ Außerdem haben sich in den vergangenen 30 Jahren natürlich die Forschungsschwerpunkte verlagert. Heute dient das DTL weniger als früher zur Erforschung der kernphysikalischen Grundlagen. Die Forscher nutzen es nun z. B., um die physikalischen Bedingungen im All zu simulieren. Außerdem können sie Materialien mit Hilfe des Ionenstrahls analysieren, denn unter Beschuss sendet jedes Material eine charakteristische Strahlung aus. Ein recht neues Aufgabengebiet des DTL ist die Radiocarbonmessung, mit der sich das Alter von archäologischen Funden bestimmen lässt (s. RUBENS 68). Am 27. Juni feiert das DTL-Team den 30. Geburtstag des „alten Jumbos“ – Happy Birthday DTL!

Info: Das DTL im Netz: www.dtl.rub.de