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This innovative approach, which combines measurements from electron scattering ( MAMI ) with those from electron-positron physics ( BES-III ), will make a decisive contribution toward overcoming the low-energy frontier of the Standard Model.

The Mainz Microtron MAMI at Johannes Gutenberg University Mainz is a particle accelerator generating high-intensity electron beams that has been in operation since 1990.

In 2007, as part of the fourth upgrade stage, the endpoint energy of the beam was increased to 1.6 Giga electron Volts (GeV).

www.uni-mainz.de

Dieser innovative Ansatz, Messungen der Elektronenstreuung ( MAMI ) sowie der Elektron-Positron-Physik ( BES-III ) zu kombinieren, wird maßgeblich dazu beitragen, die Niederenergie-Grenze des Standardmodells zu überwinden.

Das Mainzer Mikrotron MAMI an der JGU ist ein Teilchenbeschleuniger für hochintensive Elektronenstrahlen, der seit 1990 in Betrieb ist.

Mit dem Ausbau der 4. Stufe wurde im Jahre 2007 die Energie des Strahls auf 1,6 Gigaelektronenvolt (GeV) erhöht.

www.uni-mainz.de

ADT also shares a characteristic with computer tomography that has played a major role in its success : the experimental sample under the electron microscope is gradually tipped over in order to gather data from a wide variety of different positions.

Using this trick, scientists can avoid the key problem found in this area: the strong interaction of the electron beam with the sample has, up to now, made the electron diffraction much more difficult.

Since 2008, Dr. Ute Kolb has been Senior Lecturer at the Institute of Physical Chemistry and at the Center for High Resolution Electron Microscopy at Mainz University, concentrating on the field of electron crystallography.

www.phmi.uni-mainz.de

Die Untersuchungsprobe wird unter dem Elektronenmikroskop schrittweise gekippt, um Daten aus ganz unterschiedlichen Positionen zu sammeln.

Mit diesem Trick umgehen die Wissenschaftler das zentrale Problem: Die starke Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit der Probe hatte bislang die Elektronenbeugung massiv erschwert.

Dr. Ute Kolb ist seit 2008 Akademische Oberrätin am Institut für Physikalische Chemie und am Zentrum für hochauflösende Elektronenmikroskopie der JGU mit dem Spezialgebiet "Elektronenkristallographie".

www.phmi.uni-mainz.de

The electron beam passes through the specimen being observed that must be sufficiently thin.

The resolution ( i.e. the minimum distance between two points that are perceived as separate by the human eye ) of EMs is considerably higher than the resolution of light microscopes since the wavelength of the used electron beams is 10,000 times lower than that of light.

www.dpma.de

Der Elektronenstrahl geht durch den abzubildenden Gegenstand, der entsprechend dünn geschnitten vorliegen muss, hindurch.

Die Auflösung ( = der Abstand zwischen zwei Einzelheiten, die gerade nochgetrennt wahrgenommen werden können ) ist beim EM wesentlich höher als beim Lichtmikroskop, weil die Wellenlänge der benutzten Elektronenstrahlen 10000mal kleiner ist als die des Lichts.

www.dpma.de

This greatly simplifies handling during the process and saves costs since only one beam source is needed.

Another advantage is that electron beams penetrate deeper into the workpiece, thus allowing a precise treatment of deeper or thicker layers.

This means that high-energy electrons can penetrate several tens of micrometers into a solid body with energies of around 50 keV.

www.fep.fraunhofer.de

Dies kann die Handhabung während des Prozessierens stark vereinfachen und Kosten einsparen, da nur noch eine Strahlquelle notwendig ist.

Vorteilhaft ist zudem, dass Elektronenstrahlen eine große Eindringtiefe in das Werkstück besitzen, was damit eine präzise Bearbeitung von tiefer liegenden oder dicken Schichten ermöglicht.

So können hochenergetische Elektronen bei Energien im Bereich um 50 keV bis zu mehreren zehn Mikrometern tief in Festkörper eindringen.

www.fep.fraunhofer.de

This reduces the thermal tensions between the layer and the substrate which is the essential advantage when implementing this technology.

As an example, Figure 5 illustrates the effect of the electron beam on the film resistance of an ITO-coated glass surface.

The thickness of the ITO film was 230 nm.

www1.fep.fraunhofer.de

Das reduziert die thermischen Verspannungen zwischen der Schicht und dem Substrat, was einen wesentlichen Vorteil bei der Umsetzung der Technologie darstellt.

Die Abbildung 5 illustriert an einem Beispiel die Wirkung des Elektronenstrahls auf den Schichtwiderstand einer ITO beschichteten Glasfläche.

Die Dicke der ITO-Schicht betrug 230 nm.

www1.fep.fraunhofer.de

To produce detailed 3D images of macromolecules, Professor Stark ’ s team uses an electron microscope.

Although modern electron microscopes are capable of resolutions higher than the distance between individual atoms, the biological structures being studied here would be destroyed by such an intense electron beam.

To avoid harming the biological structures, the team cools their samples to a very low temperature and then uses a relatively low electron dose while observing the macromolecules ’ structure and 3D movement.

www.nvidia.de

Stark ein Elektronenmikroskop.

Obwohl moderne Elektronenmikroskope Auflösungen erreichen können, die den Abstand zwischen zwei Atomen übertreffen, würden die biologischen Strukturen, die hier untersucht werden sollen, durch einen so intensiven Elektronenstrahl zerstört.

Um eine Beschädigung der biologischen Strukturen zu verhindern, kühlt das Team ihre Proben auf eine sehr niedrige Temperatur herab und verwendet dann eine relativ niedrige Elektronendosis, während es die Struktur und 3D-Bewegung der Makromoleküle beobachtet.

www.nvidia.de

Mediscan operates one Rhodotron TT-100 electron accelerator equipped with a 6.6 MeV X-Ray line.

To generate X-Rays, an electron beam is directed on a metal plate, where high energy photons are demitted.

These X-ray photons are comparable in their mode of action to photons derived by gamma decay of Cobalt 60.

www.mediscan.at

Mediscan betreibt am Standort Kremsmünster einen Rhodotron TT-100 Elektronenbeschleuniger, welcher mit einer 6.6 MeV X-Ray Linie ausgerüstet ist.

Zur Erzeugung von Röntgenstrahlen wird ein Elektronenstrahl auf eine Metallplatte gelenkt, wodurch energiereiche Photonen entstehen.

Diese X-Ray Photonen sind in ihrer Wirkungsweise mit den Photonen, welche beim Zerfall von Cobalt 60 entstehen, vergleichbar.

www.mediscan.at

The Mainz Microtron

The Mainz Microtron MAMI is an accelerator for electron beams run by the Institute for Nuclear Physics of the University of Mainz used for hadron physics experiments.

The operation principles including the first levels of operation were developed by Prof. Dr. Helmut Herminghaus in cooperation with Dr. Karl-Heinz Kaiser.

www.kph.uni-mainz.de

Mainzer Mikrotron

Das Mainzer Mikrotron MAMI ist ein Teilchenbeschleuniger für Elektronenstrahlen, der vom Institut für Kernphysik der Universität Mainz betrieben und für Experimente der Kern- und Hochenergiephysik benutzt wird.

Sowohl das Funktionsprinzip als auch die ersten Stufen von MAMI wurden entwickelt von Prof. Dr. Helmut Herminghaus in Zusammenarbeit mit Dr. Karl-Heinz Kaiser.

www.kph.uni-mainz.de

By comparing the depth dose curves and the horizontal profiles obtained by simulation and measurement, the computer model can be verified.

For photon qualities (effective accelerating voltage of the electron beam used) of 6 MV, 10 MV, this comparison has already been carried out successfully by means of own measurements and literature data [5].

www.ptb.de

Durch Vergleich der Tiefendosiskurven und Querprofile von Simulation und Messung kann das Rechenmodell verifiziert werden.

Für Photonenqualitäten (effektive Beschleunigungsspannung des benutzten Elektronenstrahls) von 6 MV, 10 MV ist dieser Vergleich anhand eigener Messungen und Literaturdaten [5] bereits erfolgreich durchgeführt worden.

www.ptb.de

Because of the high demands placed on the quality of the electron beam, REGAE serves not only as a research facility for electron diffraction experiments but also as a test facility for accelerator development.

As a further highly interesting future perspective, it is planned to inject the electron beam from REGAE into a plasma wave excited by a high-power laser in order to test acceleration at ultrahigh gradients.

REGAE

www.desy.de

Für die Zukunft ist außerdem eine weitere hochinteressante Aufgabe für die Anlage vorgesehen :

Der Elektronenstrahl von REGAE soll in eine Plasmawelle injiziert werden, die von einem hochenergetischen Laser angeregt wird, um so die Beschleunigung bei extrem hohen Gradienten zu testen.

REGAE

www.desy.de

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