European XFEL XFEL-Röntgenlaser: Modulare Verbindungstechnik für flexible Versuchsaufbauten

Von Silvano Böni

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Für den grössten Forschungslaser der Welt am Rande Hamburgs benötigt das European XFEL passende, flexible Verbindungstechnik. Die Wahl fiel auf Hartings Han-Modular-Baureihe.

European-XFEL-Gruppenleiter Jan Grünert am Strahlführungsabschnitt der gasbasierten Photonendiagnostik der SASE2-Strahlführung im Tunnel XTD6. Für den Experimentaufbau setzt das XFEL auf die modulare Lösung Han-Modular.
European-XFEL-Gruppenleiter Jan Grünert am Strahlführungsabschnitt der gasbasierten Photonendiagnostik der SASE2-Strahlführung im Tunnel XTD6. Für den Experimentaufbau setzt das XFEL auf die modulare Lösung Han-Modular.
(Bild: European XFEL / Jan Hosan )

Das European XFEL betreibt in Schenefeld am Rande Hamburgs den grössten Forschungslaser der Welt. In der 3,4 km langen Anlage, die grösstenteils unterirdisch verläuft, werden extrem intensive Röntgen­laserblitze erzeugt. Diese ermöglichen es, zum Beispiel atomare Details von Viren zu erkennen, Aufnahmen von chemischen Reaktionen anzufertigen oder Vorgänge unter Umgebungsbedingungen zu untersuchen, die denen im Inneren eines Planeten gleichen. Forschungsprojekte aus aller Welt können den XFEL-Röntgenlaser für ihre Zwecke mieten.

Zahlreiche Schnittstellen

Das XFEL entwickelt selbst die Program­mable Logic Controller (PLC) zur Steuerung der Experimente. Ein PLC steuert Sensoren, Aktoren und externe Controller im Experimentaufbau an. Dafür braucht er die passende Verbindungstechnik. Das XFEL hat sich für eine modulare Lösung entschieden, für Han-Modular von Harting. Damit lassen sich aus einer kleinen Zahl von Basiselementen viele verschiedene Schnittstellen für die Experimente in der Anlage realisieren. Auch können unterschiedliche Medien wie Daten, Leistung, Spannung oder Druckluft in einer Schnittstelle übertragen werden. Einschubsysteme für Schaltschränke zum Beispiel lassen sich platzsparend mit modularen Schnittstellen ausstatten und bei Bedarf wieder umrüsten.

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Han-Modular erlaubt ausserdem den Aufbau von PLC-Modulen unabhängig von der Kabelfertigung. Die Verkabelung kann also schon in der Anlage verlegt werden, bevor die passenden modularen Steckverbinder im Schaltschrank integriert sind. Umgekehrt können die Module schon im Schaltschrank angebracht sein, ohne dass die zugehörigen Kabel schon verlegt sind. Im XFEL ermöglicht Han-Modular so optimale Flexibilität für den Daten-Transfer zum Beispiel zu Recheneinheiten, die die zentrale Sichtung und Auswertung der Laseraktivitäten im Rahmen der Experimente vornehmen.

Miniaturisierung und Flexibilisierung

Auf der Suche nach weitergehender Miniaturisierung und Flexibilisierung der Verbindungstechnik wären die neuen Han-Modular-Domino-Module für das XFEL sicher eine interessante Lösung. Insgesamt würden damit noch weniger Schnittstellen je Experiment-Verkabelung benötigt, da die neuen Module zusätzliche Platzersparnisse von bis zu 50 Prozent bieten. Parallel würde sich das Investment in die Ausstattung mit elektrischer Infrastruktur weiter verringern. Fast 30 Jahre nach der Einführung von Han-­Modular im Jahr 1993 präsentiert Harting als Weltpremiere demnächst die nächste Stufe der modularen Industrie-Steckverbinder.

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