Konstruktion, Aufbau und Inbetriebnahme einer Flüssigkeitsstrahlquelle in einer Vakuumkammer

Abstract

Mithilfe des Freie-Elektronen Lasers FLASH soll das Absorptionsverhalten der im Wasser gelösten Aminosäure Glycin untersucht werden. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Konstruktion eines Versuchsaufbaus für dieses Flüssigkeitsstrahl-Experiment in einer Vakuumkammer unter Anwendung wesentlicher Schritte der methodischen Produktentwicklung. Die Validierung der Konstruktion erfolgt durch Finite-Elemente-Methode-Simulationen, vakuumtechnische Berechnungen und die Erprobung des Aufbaus in der Praxis. Die Simulation sowie eine Berechnung zum Drehimpuls sollen gewährleisten, dass eine an die Kammer angeschlossene Turbomolekularpumpe im Berstfall den Versuchsaufbau und die Umgebung nicht gefährdet. Die vakuumtechnischen Berechnungen stellen sicher, dass die vorgegebenen Betriebsbedingungen bezüglich Kammerdruck und Vakuumpumpen eingehalten werden, und so ein reibungsloser Versuchsablauf ermöglicht wird. Das Ergebnis der Inbetriebnahme zeigt, dass die Konstruktion für eine Messzeit bei FLASH geeignet ist.

The free-electron laser FLASH linear accelerator will be used to investigate the absorption behavior of the amino acid glycine dissolved in water. This bachelor's thesis deals with the construction of an experimental setup for this liquid jet experiment in a vacuum chamber using essential steps of methodical product development. The design is validated through finite-element method simulations, vacuum-engineering calculations and practical testing of the setup. The simulation, as well as a calculation of the angular momentum, are intended to ensure that a turbopump connected to the chamber does not endanger the test setup and the environment in the event of a burst. The vacuum-technical calculations ensure that the boundary conditions for operating the setup with respect to residual gas pressure and vacuum pumps are maintained, thus enabling a smooth experimental campaign. The results of the commissioning show that the design is suitable for FLASH beamtime operation.