SpeAR_XFEL

Freie-Elektronen-Laser mit Röntgenstrahlung erzeugen Laserpulse nach dem Prinzip der Selbstverstärkung der spontanen Emission. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Anpassung der Röntgenstrahlungswellenlänge und führt zur Emission eines Strangs von ultrakurzen, genauer gesagt einigen hundert Femtosekunden langen, Spikes. Das Prinzip der Selbstverstärkung der spontanen Emission hat jedoch einige Nachteile, die überwunden werden müssen, um genau definierte Messungen zu untersuchen, die auf der genauen Kenntnis des Aktivierungssignals basieren. Nur wenn Parameter wie stochastisch variierende Schussintensitäten, Abstände, Dauern sowie Photonenenergien bekannt sind, kann das Potenzial ultraschneller und nichtlinearer Messungen voll ausgeschöpft werden. Um Kenntnisse über die zugrunde liegenden Parameter zu erlangen, müssen die zeitlichen und spektralen Charakteristiken von Röntgenpulsen mit Hilfe von Echtzeit-Analyseverfahren untersucht werden.

Um die geforderten Charakteristiken zu erhalten, ist das Hauptziel des Projektes SpeAR_XFEL die Entwicklung und Konstruktion eines neuartigen, winkelaufgelösten Elektronen-Multi-Flugzeit-Spektrometers mit individuell variabler Verzögerungsspannung und hoher Energieauflösung für die röntgen- und röntgengetriggerte Ultraschallmessung. Zu diesem Zweck müssen geeignete Online-Analyseverfahren auf Basis von maschinellen Lernmethoden entwickelt werden.

Die Aufgaben des Fachgebiets Intelligente Eingebettete Systeme im Kontext dieses Projektes sind:

• Entwicklung geeigneter Analysetechniken zur Bewältigung der großen Menge an Messdaten.
• Betrachtung von Korrelationen einzelner Datensätze der winkelabhängigen Detektion und damit Herausfiltern der allgemeinen Informationen, unter anderem mit Hilfe von maschinellen Lernverfahren, aus dem Experiment.
• Dies soll zu einer Implementierung eines Online-Röntgencharakterisierungstools führen, das auf Deep-Learning-Methoden basiert.

Kooperationspartner in dem Projekt sind:

• TU Dortmund, Zentrum für Synchrotronstrahlung (DELTA)
• Universität Kassel, Institut für Physik und CINSaT
• European X-Ray Free-Electron Laser Facility GmbH
• Helmholtz Zentrum Berlin, BESSY II