PUBLICATION. European XFEL (in Polish)

EuCARD-PUB-2013-002 European Coordination for Accelerator Research and Development PUBLICATION European XFEL (in Polish) Romaniuk, R S (Warsaw University of Technology) 04 June 2013 The research leading to these results has received funding from the European Commission under the FP7 Research Infrastructures project EuCARD, grant agreement no. 227579. This work is part of EuCARD Work Package 2: DCO: Dissemination, Communication & Outreach. The electronic version of this EuCARD Publication is available via the EuCARD web site <http://cern.ch/eucard> or on the CERN Document Server at the following URL : <http://cds.cern.ch/record/1553232 EuCARD-PUB-2013-002

Europejski laser rentgenowski prof. dr hab. inż. Ryszard S. Romaniuk Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych Uwarunkowania międzynarodowe oraz krajowe i jak to się zaczęło w Niemczech? Wydawałoby się, że opisywanie wielkich powstających obecnie infrastruktur badawczych, zlokalizowanych w bogatych i przodujących technologicznie państwach świata, a szczególnie takich, których nie można zbudować u nas w kraju, ze względu na gigantyczne koszty, być może ma ograniczony sens. Mówimy tu o kosztach np. rzędu kilkudziesięciu miliardów euro, ale także i mniejszych, ale na pewno większych niż jeden miliard euro. W przypadku infrastruktur badawczych mówimy o perspektywie czasowej projektu rzędu co najmniej dwóch dekad i perspektywie budowy około dekady. Tego typu megaprojekty naukowe i techniczne (ale także inne projekty o tak wielkiej skali) przyciągają znaczną uwagę publiczną i medialną ze względu na ich duży potencjalny wpływ na całe społeczeństwo, globalne społeczności zawodowe, a także środowisko i budżet. Takim megaprojektem w Polsce była budowa stadionów na Euro 2012. Wśród naukowych projektów globalnych można wymienić: ALMA wielka matryca radioteleskopów mikrofalowych, CLIC Kompaktowy Zderzacz Liniowy, ELT Europejski Teleskop Gigantyczny, EXFEL Europejski Laser Rentgenowski, FAIR Ośrodek Badawczy Antyprotonów i Jonów, ILC Międzynarodowy Zderzacz Liniowy, JET i ITER Tokamakowy Projekt Fuzji Jądrowej, LBT Teleskop Wielka Lornetka, LHC Wielki Zderzacz Hadronów, NIF Laserowy Zapłon Jądrowy, SSC niedoszły Super Zderzacz Nadprzewodzący, TMT Teleskop 30 metrowy, SKA radioteleskop, VLA radioteleskop, HST- teleskop Hubbla, ISS Stacja Kosmiczna, JWST planowany Teleskop James Webb, Herschel Obserwatorium Kosmiczne ESA, GPS i wiele innych. Łącznie budżet tych projektów naukowo-technicznych przekracza dziesiątki bilionów Euro. Jest jednak kilka powodów, dla których być może warto o tym pisać, właśnie o takim projekcie jak Europejski Laser Rentgenowski, lub jemu podobnych. Otóż znaczne środowiska naukowe i techniczne w naszym kraju, i inżynierskie i fizyczne, są przeciwne budowie takiej wielkiej infrastruktury badawczej. Kontrowersje budzi nawet budowa nowych badawczych reaktorów jądrowych, nie mówiąc o energetyce jądrowej i ogólniej o przemyśle atomistycznym. Nie stać nas nie tylko na wybudowanie, nawet z pomocą międzynarodową, ale potem na ogromne koszty eksploatacji infrastruktury badawczej. Wybór miejsca lokalizacji takiej infrastruktury (w przypadku lasera rentgenowskiego), wydawałoby się, że oczywisty, wcale oczywistym nie jest. W doraźnych celach szermowano, znacznie nadużywając zaufanie środowisk naukowych, różnymi miejscami, czasami wziętymi z sufitu, jak np. Park Naukowy Bemowo, Park Naukowy Siekierki itp. Lokalizacja infrastruktury w NCBJ w Świerku napotyka pewien sprzeciw środowiska krajowego, pozawarszawskiego, co odzwierciedla się w krajowych niezbyt zachęcających recenzjach takich projektów, pisanych na zlecenie władz (mimo umieszczenia takich projektów na listach ESFRI). Mniejsze infrastruktury, jak nowo budowany krakowski synchrotron, cierpią na niedostatek finansów, także związany z wieloma przyczynami, w tym brakiem jednolitego frontu opinii w naukowo-technicznym środowisku krajowym. Raczej nie wygląda na to abyśmy byli w stanie w kraju zbudować w bliższej perspektywie coś większego, o skali europejskiej, tzn. o takim potencjale odkrywczym, który sam w sobie przyciągałby uczonych europejskich. Przykładem tej tezy jest wieloletnia już historia starań o budowę polskiego lasera rentgenowskiego POLFEL, który miał stać się dość ważnym elementem w europejskiej sieci takich laserów mniejszych i większych, budowanych obecnie we Francji, Szwecji, Hiszpanii, Włoszech, Anglii, Niemczech, z Europejskim Laserem Rentgenowskim na czele. Wielka infrastruktura badawcza, jeśli by powstała, mogła by powstać tylko w jednym miejscu w kraju. Środowisko naukowe nie jest gotowe na tak wielką polaryzację i centralizację obszaru nauki i techniki w kraju. Wielka infrastruktura badawcza o znacznym potencjale odkrywczym spowodowałaby (powinna spowodować) powstanie raczej nie parku ale miasta technologicznego, pracującego na rzecz i w otoczeniu infrastruktury przynajmniej tak to się dzieje na świecie. Powstają w otoczeniu centra badawcze w zakresie chemii, inżynierii materiałowej, fotoniki i elektroniki, metrologii, mechatroniki, fizyki technicznej i inne. O Europejskim Laserze Rentgenowskim EXFEL (a także innej wielkiej infrastrukturze badawczej o zasięgu globalnym) warto pisać z powodu tego, że w budowie tej wielkiej i bardzo skomplikowanej maszyny uczestniczą liczni inżynierowie mechanicy, termodynamicy, elektronicy i elektrycy, chemicy, i fizycy, a także managerowie projektów z Polski. Budują systemy kriogeniczne, optoelektroniczne, optyczne i fotoniczne, elektroniczne, sterowania i pomiarowe, projektują wnęki rezonansowe i systemy okablowania, prowadzą obliczenia dotyczące konstrukcji maszyny i jej potencjalnych zastosowań, opracowują nowe generacje systemów zabezpieczenia maszyny i bezpieczeństwa obsługi. W tej grupie jest wielu młodych uczonych, doktorantów, którzy realizują swoje pasje badawcze i budują swoją międzynarodową karierę naukową. Projekt EXFEL jest znakomitą kuźnią kadr naukowych i technicznych a także managerskich najwyższej jakości. Praca w takich warunkach wielkiego projektu infrastrukturalnego zapewnia zdobycie unikalnego doświadczenia potem łatwego do sprzedania wszędzie na całym świecie, bardzo dobre publikacje jeśli jest się w stanie dołożyć do budowy i eksploatacji wielkiej maszyny w sposób twórczy, a stąd znakomite i szybko uzyskiwane wskaźniki bibliometryczne, niezłe finanse i bardzo dobre warunki socjalne dla siebie i swojej rodziny. Na marginesie należy wspomnieć, że uzyskiwane w ten sposób wysokie wartości wskaźników bibliometrycznych młodych uczonych nie mają się jak porównać z analogicznymi wskaźnikami krajowej samodzielnej kadry naukowej. Ten proces jest konieczny, by młodzi uczeni z kraju nie różnili się pod tym względem od swoich kolegów w tym samym wieku i o takich samych uzdolnieniach z innych państw, np. z Włoch czy Anglii. Młodzi uczeni pochodzą zazwyczaj z silniejszych ośrodków krajowych posiadających bardziej formalną współpracę z odpowiednimi ośrodkami zagranicznymi i międzynarodowymi o charakterze globalnym. Doktoranci pochodzą prawie wyłącznie z takich ośrodków, posiadając często podwójnych opiekunów naukowych w kraju i miejscu prac badawczych. Wartości takiego bezpośredniego transferu wiedzy i technologii nie da się przecenić. W zasadzie takiego transferu nie da się dokonać w inny sposób. Licencji na unikalne, wielkie, jednorazowe rozwiązania nie da się nigdzie kupić. Można kupić urządzenie, ale wówczas buduje je i uruchamia, a potem serwisuje ekipa zagraniczna. Od około 20 lat, na terenie Niemieckiego Laboratorium Synchrotronowego DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron) w Hamburgu prowadzone są prace nad laserem rentgenowskim na swobodnych elektronach z wykorzystaniem techniki akceleracji elektronów w rezonansowych, mikrofalowych wnękach nadprzewodzących o bardzo wysokiej dobroci. Prace te wynikły zapewne z dużego doświadczenia tego laboratorium w zakresie akceleracji i generacji promieniowania synchrotronowego. Utworzone zostało laboratorium testowe TESLA o nazwie TTF (TESLA Test Facility), którego celem był rozwój na terenie DESY tej tech- Elektronika 4/2013 149

nologii. Laboratorium to wspierało od strony praktycznej przygotowania do gigantycznego projektu TESLA (Teralectronvolt Electron Superconducting Linear Accelerator), budowy przez DESY zderzacza liniowego o długości ponad 30 km i docelowej energii zderzenia e + -e - 1 TeV. Zderzacz miał z założenia pełnić rolę uzupełniającą do planowanego wówczas zderzacza LHC. Miał nie tylko potwierdzać potencjalne odkrycia LHC, ale mierzyć otoczenie tych odkryć ze znacznie większą dokładnością, mimo kilkunastokrotnie mniejszej energii zderzanych leptonów, w porównaniu z energią zderzanych hadronów. Zderzaczowi TESLA towarzyszył laser FEL. Pełen projekt techniczny infrastruktury TESLA opublikowano w roku 2001. Rząd Niemiecki nie podjął decyzji o finansowaniu większej części projektu TESLA. Dalszą dyskusję nad tym projektem podjęło środowisko międzynarodowe zorganizowane w kilku gremiach: ICFA, ECFA, TTC, ESGARD i innych. W wyniku tych dyskusji powstał projekt ILC pod nadzorem grupy GDE, po połączeniu z projektem CLIC, przekształconej w LCC. Zderzacz ILC ma obecnie największe szanse realizacyjne w Japonii, choć propozycje lokalizacyjne były także rozważane na terenie USA w FermiLab oraz w Rosji. DESY nie podjęło się realizacji pełnego projektu zderzacza TESLA (ze względu na ogromne koszty), jednak postanowiono kontynuować projekt samego lasera FEL (2003), tego który był początkowo planowany jako część całego projektu TESLA. Opracowano od nowa pełen projekt lasera, utworzono Konsorcjum Europejskie Lasera Rentgenowskiego FEL o nazwie E-XFEL, a także pilotażowy projekt TTF (w kolejnych wersjach TTF2, TTF3) projektu TESLA przekształcono w projekt lasera FEL o nazwie FLASH (Free Electron Laser in Hamburg). FLASH stał się laboratorium testowym dla E-XFEL. W eksperymencie FLASH, który obecnie jest maszyną w pełni eksploatacyjną, oraz w budowie E-XFEL uczestniczą liczni specjaliści z Polski. Konsorcjum E-XFEL obejmuje Hiszpanię, Francję, Włochy, Niemcy, Danię, Polskę, Słowację, Węgry, Grecję, Szwecję, Szwajcarię, i Rosję. Kraje te współfinansują projekt, budowę i następnie eksploatację lasera i całej infrastruktury. Konsorcjum E-XFEL jest członkiem organizacji EIROforum. EIROforum grupuje takie organizacje jak: CERN, EFDA JET, EMBL, ESA, ESO, ESRF, E-XFEL oraz ILL. Budowę infrastruktury dla E-XFEL rozpoczęto na początku 2009 r., budowę tuneli o łącznej długości ok. 6 km rozpoczęto w 2010 r. a zakończono w 2012 r. Pełne zakończenie infrastruktury jest przewidziane w 2014 r. Od 2012 r. prowadzone są w tunelach i gotowych budynkach prace instalacyjne sprzętu akceleracyjnego i infrastrukturalnego. Laboratorium pilotowe lasera FLASH oraz jego rozwój FLASH II Pierwszy laser FEL w DESY zasilany liniakiem o długości 100 m został uruchomiony w ramach projektu TTF Tesla Test Facility, i jego kolejnych przedłużeń TTF2, TTF3. Laser nosił nazwę VUV- FEL (Vacuum Ultrafiolet Free Electron Laser). W kwietniu 2006 laboratorium TTF zostało zmienione na FLASH (Free Electron Laser in Hamburg), a liniak elektronowy został przedłużony dodatkowym tunelem do ponad 200 m. Cała długość infrastruktury FLASH wynosi 315 m, łącznie z halą eksperymentalną. FLASH działa dokładnie tak samo jak budowany E-XFEL. Stosuje wnęki rezonansowe nadprzewodzące niobowe TESLA o częstotliwości 1,3 GHz. Osiem dziewięciocelowych wnęk jest zorganizowanych w jeden kriomoduł. Akcelerator FLASH posiada działo elektronowe z fotokatodą pobudzaną laserem, iniektor i siedem kriomodułów ACC1-7. Oprócz tego w torze wiązki, pomiędzy kriomodułami ACC1 i ACC2 znajduje się rezonansowa wnęka eksperymentalna dla trzeciej harmonicznej ACC39, pracująca na częstotliwości 3,9 GHz. Poprawia ona jakość zgęstek elektronowych. Wnęka kształtuje zgęstki elektronowe w taki sposób aby uzyskać maksymalne natężenie wiązki fotonowej. Moduł 3,9 GHz został zbudowany w laboratorium Fermilab. Energia wiązki elektronowej wynosi 1,25 GeV. Minimalna długość 150 generowanej fali optycznej wynosi w podstawowej harmonicznej ok. 4 nm. Ta długość fali w harmonicznej podstawowej odpowiada tzw. oknu wodnemu, gdzie woda staje się przezroczysta dla tego obszaru spektrum (2,2 4,4 nm). Działanie lasera z pierwszą harmoniczną w oknie wodnym pozwala na jego zastosowanie do badania próbek w środowisku wodnym. Woda nie zakłóca absorpcji przez atomy węgla w próbkach biologicznych. Undulator posiada stałą wartość szczeliny. Maszyna posiada możliwość efektywnej generacji wyższych harmonicznych o dużej mocy. Piąta harmoniczna dostarcza fali o długości poniżej 1 nm. Jest to długość porównywalna z analizowanymi molekułami. FLASH posiada jeden undulator i sześć stacji eksperymentalnych. Infrastruktura FLASH jest obecnie rozbudowywana o gałąź FLASH2, w związku z czym laser jest wyłączony. Ponowne uruchomienie jest przewidziane na dzień 1 lipca 2013. Czwarty okres użytkowy lasera trwał od marca 2012 do lutego 2013. Dostarczył użytkownikom 3800 godzin wiązki. Pierwszy okres użytkowy został uruchomiony w 2005 r. Podsumowując, parametry FLASH są następujące: zakres długości generowanej fali optycznej w pierwszej harmonicznej 4,1 45 nm, energia pojedynczego impulsu 10 400 µj, czas trwania impulsu optycznego FWHM 50 200 fs, moc szczytowa 1 3 GW, moc średnia 400 mw, szerokość spektralna 0,7 2%, średnia jasność 10 17 10 21 [fotonów/s/mrad 2 /0,1% pasma], jasność szczytowa 10 29 10 31 [fotonów/s/mrad 2 /0,1% pasma], natężenie zgęstek elektronowych po kompresji 1 2 ka, długość jednej sekcji undulatora 27 m, liczba sekcji 3, magnesy NdFeB, szczelina undulatora 12 mm, okres undulatora 27,3 mm, natężenie pola magnetycznego ok. 0,5 T zasada działania SASE oraz Seeded. FLASH, oprócz istotnej roli laboratorium rozwojowego maszyny EXFEL, jest głównie silnym laboratorium użytkowym. Prowadzone są badania, na zasadzie przyznawanych grantów, w zakresie fizyki ciała stałego, inżynierii materiałowej, fizyki powierzchni oraz biologii molekularnej. Jako laboratorium rozwoju maszyny służy do testów nowych rozwiązań technologii SRF. W połączeniu z maszynami TTF i następnie FLASH uruchomiono w DESY kilka uzupełniających laboratoriów do testów pojedynczych wnęk rezonansowych, kompletnych kriomodułów, układów kriosystemu do transportu helu nadprzewodzącego, kriogenicznych linii transmisyjnych dużej mocy elektrycznej, konstrukcji i badania długich i bardzo długich (ponad 100 m) undulatorów, układów sprzęgaczy wielkiej mocy do wnęk rezonansowych, układów dystrybucji wielkiej mocy mikrofalowej, układów kontrolno-pomiarowych LLRF a także układów zabezpieczenia maszyny, i innych podzespołów kluczowych całego systemu. Maszyna FLASH i poprzedzające ją etapy rozwojowe TTF i VUV FEL stanowiły bardzo ważny etap rozwojowy laserów FEL wykonywanych w technologii SRF TESLA, 1,3 GHz. Wokół maszyny FLASH powstała znaczna infrastruktura rozwojowa stanowiąca znakomity przyczółek do budowy dziesięciokrotnie większej maszyny E-XFEL. Laser FLASH II powstaje w DESY jako rozszerzenie infrastruktury FLASH. Infrastruktura badawcza FLASH okazała się tak potrzebna środowisku badawczemu w zakresie biomedycyny, chemii, inżynierii materiałowej, że DESY łącznie z HZB postanowiło rozbudować część eksperymentalną. Rozbudowa obejmuje budowę drugiej hali eksperymentalnej obok istniejącej. Wiązka elektronowa jest przełączana za ostatnim krio-modułem akceleracyjnym w drugi odrębny tor, w którym znajduje się: kompresor wiązki, długi undulator oraz system zasiewu laserowego wymuszający generację wiązki fotonowej wysokich harmonicznych (HHG seed laser). Ze względu na ogromne zapotrzebowanie na stacje eksperymentalne lasera FEL, rozbudowa infrastruktury FLASH co najmniej podwoi ich liczbę. Nowy undulator o zmiennym wymiarze szczeliny pozwoli na generację dwóch niezależnych i znacznie różnych długości fal, i dostarczanie ich jednocześnie do dwóch różnych stacji eksperymentalnych. Wiązka elektronowa z liniaka nadprzewodzącego FLASH obsługuje obie infrastruktury I i II i jest przełączana pomiędzy nimi. Kąt pierwszego zwierciadła odchylającego dla Elektronika 4/2013

eksperymentu II wynosi 1 o. Jedna z linii eksperymentalnych będzie zasilana piątą harmoniczną o długości fali 0,8 nm. Infrastruktura może pracować w modzie SASE oraz HHG seeding w zakresie długości fal 10 40 nm. Do zasiewu stosowany jest laser VUV dużej mocy Ti:Sa o częstotliwości repetycji impulsu 100 khz. Dla mniejszych długości fali przewidziano zastosowanie techniki HGHG. Podsumowując, parametry FLASH II są następujące: dla wiązki elektronowej: zakres energii 0,5 1,25 GeV, prąd szczytowy 2,5 ka, ładunek 0,1 1 nc, emitancja znormalizowana 1,4 mm mrad, widmo energii 0,5 MeV; dla undulatora: typ planarny hybrydowy, okres 31,4 mm, szczelina 9 18 mm, metoda ogniskowania FODO, okres 6,6 mm, średnia wielkość parametru beta 6 m; dla wiązki fotonowej: zakres długości fal 10 40 nm dla HHG oraz 4 80 nm dla SASE, średnia energia pojedynczego impulsu 1 50 µj dla HHG oraz 1 500 µj dla SASE, czas trwania impulsu FWHM mniej niż 15 fs dla HHG oraz 10 200 fs dla SASE, moc szczytowa 1 5 GW dla HHG i dla SASE, szerokość spektralna 0,1 1% dla HHG i 0,5 1,5% dla SASE, jasność szczytowa 10 28 10 31 dla HHG i dla SASE. Projekt FLASH II obejmuje także generację wiązki terahercowej. Jednym z eksperymentów prowadzonych w infrastrukturze FLASH, o nazwie sflash jest testowanie techniki seeding, zasiewu laserowego. Promieniowanie w obszarze kilkudziesięciu nm jest tworzone przy pomocy lasera IR dużej mocy i strumienia gazu szlachetnego technika HHG. Wiązka promieniowania EUV jest następnie kierowana wzdłuż toru wiązki elektronowej wewnątrz undulatora. EXFEL fakty i liczby Całkowita długość infrastruktury lasera EXFEL wynosi ok. 3,5 km. Na tej długości zbudowane są trzy infrastruktury powierzchniowe połączone tunelem. Początek lasera z działem elektronowym, tzw. kompleks iniektora, jest na terenie głównego kampusu DESY i zajmuje powierzchnię ok. 2 ha. W miejscu podziału wiązki elektronowej na kilka oraz konwersji wiązek znajduje się budynek i teren laboratoryjny o powierzchni ok. 1,5 ha, a na końcu wiązek fotonowych znajdują się laboratoria badawcze, o największej powierzchni ok. 15 ha. Tunel jest usytuowany na głębokości od 6 38 m pod ziemią. Nie występuje więc żadne zagrodzenie radiacyjne, gdyż tunel biegnie głównie pod obszarem niezabudowanym. Naziemny i podziemny kompleks iniektora zawiera: halę iniektora, duży szyb dostępowy do tunelu, halę modulatorów zasilających liniak. Koszt całości wyniesie prawdopodobnie ok. 2 mld euro. Niemcy wykładają 54% tych kosztów, Rosja 23% a reszta partnerów składkowo po 1 3,5%. W celu realizacji projektu powołano w 2009 r. odrębną firmę non-profit o ograniczonej odpowiedzialności European XFEL GmbH. Początkowo jej jedynym udziałowcem był DESY. Roczny budżet firmy wynosi nieco ponad 140 milionów euro. Obecnie EXFEL GmbH zatrudnia 250 pracowników etatowych. Udziałowcami projektu jest 12 krajów, okres budowy: 2009 2015, uruchomienie infrastruktury: 2015. Początek pracy infrastruktury dla użytkowników: 2016 z jedną wiązką użytkową i dwoma stacjami eksperymentalnymi. Źródłem zasilania lasera jest liniak nadprzewodzący o długości 2,1 km, przy czym długość aktywna akceleratora wynosi 1,7 km, i na tą długość składa się 101 kriomodułów. Maksymalna energia elektronów: 17,5 GeV. Częstotliwość maksymalna impulsów laserowych: 27 khz. Zakres długości generowanej fali fotonowej: od 6 nm do 50 pm. Zasada działania lasera: SASE (self-amplified spontaneous emission). Długość undulatorów ponad 100 m. Czas trwania najkrótszych impulsów: mniej niż 100 fs. Maksymalna wartość jasności wiązki: 5 10 33 [foton/s/mm 2 /mrad 2 /0,1% pasma]. Średnia wartość jasności wiązki: 1,6 10 25 [foton/s/mm 2 / mrad 2 /0,1% pasma]. Wiązka fotonowa wykazuje się wysokim stopniem koherencji energetycznej i przestrzennej. Pierwszy etap rozwoju maszyny przewiduje budowę 5 undulatorów i początkowo 6, a następnie 10 stacji eksperymentalnych. W dalszym etapie rozbudowy EXFEL przewiduje się osiągnięcie jasności wiązki fotonowej powyżej 10 34 [foton/s/mm 2 /mrad 2 /0,1% pasma]. EXFEL potencjał badawczy, odkrywczy, aplikacyjny? Klub i konferencje użytkowników lasera FEL Pierwsza konferencja użytkowników źródeł światła czwartej generacji odbyła się w DESY w roku 2007. Od tej pory konferencje takie organizowane są regularnie co roku w skali globalnej. Tworzone są kluby użytkowników laserów FEL, często w połączeniu ze starszymi stowarzyszeniami promieniowania synchrotronowego. Celem cyklu tych konferencji jest zgromadzenie zarówno użytkowników maszyny, jak i konstruktorów aby wymieniać wzajemnie informacje o potrzebach użytkowników i możliwościach konstruktorów i operatorów maszyny. Obecnie celem jest przedstawienie jak najszerszej grupie użytkowników zupełnie nowych możliwości badawczych, które będą dostępne po uruchomieniu tej zupełnie unikalnej infrastruktury laserowej. Od 2016 roku, przez przynajmniej dekadę, jedynej na świecie. Następna konferencja i szkoła z tego cyklu XFEL 2013 odbędzie się we wrześniu we Francji. Potencjał badawczy lasera EXFEL można przedstawić w kilku różnych obszarach nauki: badanie nanostruktur, a następnie pikostruktur, badanie procesów femtosekundowych i attosekundowych oraz wytwarzanie i badanie ekstremalnych stanów materii. Z każdą z tych grup badawczych związane będą odrębne stacje eksperymentalne wyposażone w specjalistyczną aparaturę. Cel konferencji użytkowników laserów FEL będzie przesuwał się z uczenia się tej skomplikowanej maszyny w kierunku propozycji nowych metod badawczych. Już można zaobserwować ten proces na kolejnych konferencjach użytkowników i operatorów. Użytkownicy zaczynają formułować zapotrzebowania wpływające na szczegóły konstrukcji maszyny i stacji eksperymentalnych. Badanie nanostruktur dotyczy np. ustalania dokładnych struktur biomolekuł oraz nowych optymalizowanych materiałów w skali atomowej. Fotografia takich struktur jest możliwa dzięki współmiernej długości fali EM, koherencji promieniowania oraz ultrakrótkim czasom trwania impulsów oświetlających. Jedną z zupełnie nowych możliwości jest bezpośrednie badanie dokładnej struktury 3D rybosomów różnych organizmów. Rybosomy są fabrykami białek. Biomolekuła jest fotografowana w czasie znacznie krótszym od czasu jej reakcji na to promieniowanie. W czasie ekspozycji molekuła nie ulega zmianie. Po pewnym czasie ulega denaturalizacji i znacznie zmienia strukturę lub nawet eksploduje. Klasyczne i bardzo pracochłonne metody badania rybosomów wymagają hodowania ich do postaci krystalicznej. Trudniejsze lecz możliwe stają się badania struktur na poziomie atomowym całych wirusów. Taka możliwość jest unikalna ze względu na to, że niektóre wirusy, jak AIDS czy Hermes, zupełnie nie podlegają krystalizacji. Procesy funkcjonalne komórkowych membran biologicznych na poziomie chemicznym sub-molekularnym, obejmujące ruch molekuł i w domenie czasu femtosekundowego są obserwowane przy pomocy serii impulsów attosekundowych. Mikroskopia dyfrakcyjna w nanoskali wymaga oświetlenia obserwowanego obiektu, np. kropki kwantowej (składającej się zaledwie kilku tysięcy atomów) lub innych struktur materiałowych falą EM o współmiernej, lub lepiej mniejszej, długości od wymiaru przedmiotu. W jednym urządzeniu, takim jak nanometrowy laser FEL, może być połączona nanoobrabiarka materiału i mikroskop o rozdzielczości nanometrowej, a także trymer poprawiający strukturę, w zależności od werdyktu mikroskopu. Maszyna wykonuje strukturę i od razu obrazując ją np. metodą dyfrakcyjną sprawdza jej poprawność. Opanowanie metod precyzyjnego ogniskowania i skanowania rentgenowskiej wiązki lasera FEL może wprowadzić rewolucję w wytwarzaniu układów elektronicznych VLSI, zarówno w aspekcie kosztowym jak i technologicznym, uzysku materiału, uzysku produkcyjnego, minimalizacji błędów, Elektronika 4/2013 151

maksymalizacji skali integracji, możliwości dalszej komplikacji i optymalizacji funkcjonalnej układów scalonych. Filmowanie procesu tworzenia molekuł z atomów i innych procesów chemicznych jest możliwe przy pomocy fotografii femtosekundowych wykonywanych laserem FEL. Pełne zrozumienie i np. opanowanie modyfikacji tych procesów może prowadzić do optymalizacji wielu procesów przemysłowych, związanych np. z produkcją żywności, nowych lekarstw, materiałów budowlanych, tekstyliów, konstrukcyjnych w technice samochodowej itp. Filmowanie biomolekuł komórkowych w czasie ich działania prowadzi do poznania ich funkcjonalności. Biomolekuła jest aktywowana chemicznie bądź optycznie i obserwowane są jej przemiany oraz oddziaływanie z naturalnym otoczeniem biochemicznym. Innym obszarem poza biomedycyną są badania materiałowe na rzecz fotowoltaiki, energetyki słonecznej oraz poszukiwania struktur materiałowych dla ultra wydajnych ogniw paliwowych. Technologia wydajnych ogniw paliwowych zadecyduje w przyszłości o kierunku rozwoju motoryzacji i wielu innych obszarów infrastruktury technicznej przyszłego społeczeństwa. Miniaturowe, pojemne i bardzo trwałe ogniwa paliwowe mogą zmienić także elektronikę użytkową małej mocy. Ogniwo takie zintegrowane z urządzeniem może wystarczyć na cały czas życia tego urządzenia. Badania nad nowymi materiałami wykonywane są często metodą pompy i próbek. Obecne gęste magnetyczne nośniki danych pozwalają na zapis kilku TB danych na jednym talerzu. Dalszy postęp w gęstości zapisu danych binarnych wymaga badań nad szczegółami magnetyzacji adekwatnych materiałów. W czasie demagnetyzacji namagnesowanych materiałów magnetycznych zachodzą skomplikowane i bardzo szybkie procesy elektronowe w materiale. Te procesy są badane z bardzo dużą rozdzielczością przestrzenną i czasową przy pomocy fotografii wykonywanych laserem XFEL. Znaczna rozdzielczość badań jest konieczna do określenia granicznych parametrów gęstości przestrzennej i szybkości zapisu danych na nośniku magnetycznym nowej generacji. Optymalizacja złożonego materiału magnetycznego wymaga poznania wpływu na ogólny stan magnetyzacji materiału wszystkich jego składników odrębnie, jak i wzajemnych oddziaływań tych składników. Istotą jest szybkie tworzenie magnetyzacji i jej bardzo szybkie odwracanie w strukturach nanometrowych, a być może nawet subnanometrowych w przyszłości. Pojedyncze atomy, molekuły, klastry atomowe i nanocząstki zachowują się odmiennie w bardzo silnych polach EM rentgenowskich generowanych przez laser FEL. Zachowania są silnie nieliniowe i zależne od szczegółów pobudzenia oraz warunków brzegowych. Tego typu badania mają nie tylko charakter podstawowy, ale także mogą prowadzić do opracowywania nowych materiałów na elementy elektroniczne, także nowe materiały katalityczne o bardzo specjalizowanych właściwościach. Gigantyczne gradienty pola bardzo silnie polaryzują obserwowane cząstki, wprowadzają je w nowe nieznane stany kwantowe lub plazmoniczne. Badania nad stanami atomowymi i cząsteczkowymi wysoce zjonizowanymi prowadzą na przykład do nowych metod potencjalnej generacji energii. Obiektem intensywnych badań są klastry atomowe składające się z od kilku do kilkudziesięciu tysięcy atomów. Takie klastry posiadają silne cechy zachowania kolektywnego. Zjawiska kolektywne mogą prowadzić do wykorzystania klastrów jako elementów fotonicznych i elektronicznych. Klastry są testowane jako ruchome ostrza na powierzchni, jako katalizatory, magnetyczne kropki kwantowe w urządzeniach do zapisu danych, emitery optoelektroniczne. Wysokie natężenie wiązki rentgenowskiej lasera FEL, w oddziaływaniu np. z materiałem optycznym, może prowadzić w materiale do generacji fotonicznych zjawisk nieliniowych różnego rzędu. Wiele z takich zjawisk, analogicznych do występujących w zakresie widzialnym i w podczerwieni, posiada znaczny potencjał aplikacyjny. Można tutaj wymienić takie zjawiska jak: samo-ogniskowanie wiązki, up-konwersja częstotliwości rentgenowskiej, podwajanie, przesuwanie częstotliwości, mieszanie 152 częstotliwości różnych wiązek, mieszanie częstotliwości rentgenowskiej z optyczną, generacja superkontinuum rentgenowskiego, generacja fali uderzeniowej i wiele innych. Takie procesy mogą występować potencjalnie jedynie w warunkach bardzo wysokich natężeń i gradientów pola wiązki, przy jednoczesnym bardzo krótkim czasie trwania impulsów, takim aby nie przekroczyć progu zniszczenia materiału. Ogólnie mówiąc, fotoniczne procesy nieliniowe w rentgenowskim obszarze widma są obszarem słabo dotąd zbadanym, gdyż wymagają nowych narzędzi badawczych, takich jak EXFEL. Gigantyczny impuls rentgenowski generuje w materii stany plazmowe bardzo wysokiego ciśnienia i temperatury. Badania takich stanów materii, które występują jedynie w warunkach kosmicznych, pozwala na badania zjawisk astrofizycznych (jądra planet, wnętrze gwiazd), a także metod fuzyjnych generacji energii termojądrowej. Stany wytworzonej plazmy przez jeden lub kilka impulsów laserowych są odczytywane przez detektory promieniowania i cząstek wychodzących w kuli ognia. Stany plazmy próbkowane są także przy pomocy odczytujących impulsów laserowych. Plazma generowana przy pomocy lasera EXFEL będzie posiadać ciśnienie ponad miliard atmosfer i temperaturę dziesiątków tysięcy stopni Celsjusza. W zakresie badań nanoskalowych, femtosekundowych i stanów ekstremalnych materii EXFEL będzie osiadał kilka laboratoriów: SPB badanie pojedynczych cząstek, klastrów cząstek oraz biomolekuł; określanie struktury pojedynczych cząstek materii, klastrów atomowych, prostych i skomplikowanych biomolekuł, cząstek wirusa, całych komórek. Wykorzystywaną metodą badawczą jest tutaj na ogół nanometrowa mikroskopia dyfrakcyjna, SCS spektroskopii i rozpraszania koherentnego; badania struktury atomowej i elektronowej a także dynamiki nanostruktur; badania obiektów biologicznych przy pomocy miękkiego promieniowania rentgenowskiego, MID obrazowanie materiałów i dynamika; określanie struktury i dynamiki materiałów w nanoskali; badania nano-urządzeń z nowych materiałów, FXE rentgenowskie eksperymenty nanosekundowe; badania w dziedzinie czasu dynamiki ciał stałych, cieczy i gazów, HED eksperymenty z oddziaływaniem energii o wielkiej gęstości z materią; badania oddziaływania twardego promieniowania rentgenowskiego, SQS badania małych systemów kwantowych; badanie atomów, jonów, molekuł i klastrów w polu EM o wielkim natężeniu; badanie oddziaływań nieliniowych promieniowanie cząstki materii. EUROFEL Europejska sieć infrastruktur laserów FEL Nie należy mylić terminu European X-Ray FEL (E-XFEL) z terminem EuroFEL. Pierwszy oznacza wielką infrastrukturę badawczo użytkową, drugi EuroFEL jest siecią naukowo-techniczną i infrastrukturalną łączącą europejskie infrastruktury laserowe o charakterze konsorcjum. EUROFEL Europejska Kolaboracja Laserów FEL gromadzi wszystkie laboratoria europejskie które posiadają lub budują infrastrukturę laserową. EuroFEL jest elementem mapy drogowej ESFRI. Faza organizacyjna EuroFEL była realizowana w postaci projektu przygotowawczego IRUVX- PP (Infrared, ultrafiolet and X-ray FELs in Europe preparatory phase) w ramach programu FP6. Instytucje partnerskie projektu IRVUX-PP oraz Europejskie konsorcjum E-XFEL, łącznie 10 instytucji (Francja, Niemcy, Wielka Brytania, Włochy, Polska, Szwecja i Szwajcaria), utworzyło w maju 2012 r. Kolaborację EuroFEL. Przewodniczącym EuroFEL na pierwszą trzyletnią kadencję został wybrany prof. Josef Feldhaus z DESY. Lasery FEL działają także w Japonii (SCSS, SACLA) i w USA (LCLS, UCSB-FIR FEL, CEBAF 12 GeV JLab, MW-FEL-JLab, SLAC). Europejskie lasery FEL (krajowe) budowane są (lub już działają) np. w: Elektronika 4/2013

DESY, Hamburg FLASH FEL, liniak nadprzewodzący 1,3 GHz, maszyna użytkowa i prototyp maszyny E-XFEL, Laboratorium Synchrotronowe Trieste FERMI@Elettra; FEL pokrywający obszar VUV-miękkie X, długość fali od 4 do 100 nm, maszyna użytkowa, HZB, Berlin BERLinPRO; liniak z technologią odzyskiwania energii ERL (energy recovery linac); FEL z liniakiem ERL, Dresden FEL, INFN we Frascati oraz Uniwersytet Tor Vergata FEL SPARX, zakres długości fal 0,6 40 nm, MAX LAB, Uniwersytet Lund w Szwecji, SFEL zasilanie liniakiem 3,5 GeV; działo elektronowe z fotokatodą RF, Instytut PSI, Willingen Swiss FEL, RAL STFC NLS; FEL w Didcot, Oxfordshire, POLFEL NCBJ Świerk; liniak 1 GeV, praca CW; technologia TESLA 1,3 GHz, Francja, CNRS Orsay, FEL ARC-EN-CIEL, Holandia, Laboratorium FOM FELIX IR-FEL, Rosja IR FEL. Starsze lasery użytkowe FEL działają w zakresie IR, a nowsze w zakresie widzialnym UV, EUV, VUV i miękkiego promieniowania X. Następne generacje laserów będą budowane dla twardego promieniowania X oraz w dalszej przyszłości promieniowania gamma. Lasery wojskowe FEL wielkiej mocy także działają w zakresie IR. Konkurencja światowa, wielkie maszyny FEL: EXFEL LCLS SACLA Budowana wielka infrastruktura EXFEL nie jest jedyną na świecie. Najdłuższy obecnie działający elektronowy akcelerator liniowy pracujący w technologii ciepłej w laboratorium SLAC (3 km) wykorzystano do budowy lasera rentgenowskiego LCLS (Linac Coherent Light Source). Laser uruchomiono w roku 2009 i była to pierwsza infrastruktura laserowa generująca w pierwszej harmonicznej falę o długości poniżej 1nm. Częstotliwość repetycji impulsów laserowych wynosi 120 Hz. Minimalna długość generowanej fali 0,15 nm. Maksymalna energia elektronów z liniaka wynosi ok. 14,5 GeV. Całkowita długość maszyny 3 km. Infrastruktura zawiera 1 undulator i do 5 stacji eksperymentalnych. Maksymalna jasność wiązki fotonowej wynosi ok. 10 33, a średnia ok. 3 10 22. W porównaniu z tymi danymi EuroFEL będzie posiadał większą częstotliwość repetycji. W Japonii w 2011 roku uruchomiono maszynę SACLA (Spring- 8Angstrom Compact FEL). Bazuje ona na liniaku normalnie przewodzącym o długości nieco mniejszej niż 1 km. Częstotliwość impulsów laserowych wynosi 60 Hz. Minimalna długość generowanej fali fotonowej 8 Angstremów. Energia elektronów z liniaka wynosi maksymalnie 8 GeV. Infrastruktura posiada 3 undulatory i 4 stacje eksperymentalne. Maksymalna jasność wiązki 5 10 33, a średnia ponad 10 23. Zasadniczą różnicą pomiędzy laserami LCLS i SACLA a EXFEL, oprócz technologii ciepłej i zimnej, jest częstotliwość repetycji impulsów. Wynosi ona odpowiednio dla tych maszyn: 120 Hz, 60 Hz i 27 khz. Dzięki temu jasność wiązki EXFEL będzie znacznie większa. Maszyny LCLS i SACLA jednak już działają od pewnego czasu a EXFEL będzie działać jako maszyna użytkowa dopiero w roku 2016. Polska: EXFEL POLFEL EuroFEL Krajowy projekt POLFEL jest potencjalnym uczestnikiem sieci EuroFEL. Planowany laser VUV o pracy ciągłej może być zbudowany na terenie NCBJ w Świerku, wykorzystując technologię TESLA. Projekt jest umieszczony już od kilku lat na liście ESFRI. Znaczna szansa jego realizacji jest związana z kolejną transzą środków europejskich w latach 2014 2017. Opracowano dokument TDR dla planowanej maszyny. Planowane są inicjatywy związane z budową infrastruktury towarzyszącej, takiej jak np. stanowiska testowego iniektora nadprzewodzącego o pracy ciągłej i z fotokatodą ołowianą. Maszyna POLFEL ma być częścią Europejskiej sieciowej infrastruktury laserowej EuroFEL, a także ma być związana z infrastrukturą E-XFEL jako tester rozwojowy, np. w zakresie iniektora SRF CW. Takie usieciowienie infrastruktury w kraju gwarantuje jej optymalne wykorzystanie przez środowisko krajowe i europejskie. Perspektywy rozwoju laserów rentgenowskich i gamma FEL Perspektywy te w dużej mierze zależą od postępów w budowie nowych generacji liniowych akceleratorów elektronowych, a także rozwoju całkiem nowych metod akceleracji. Klasyczna już technologia SRF używana w rozwiązaniu typu TESLA 1,3 GHz posiada ograniczenia w wielkości pola przyspieszającego prawdopodobnie do ok. 50 MV/m. Obecnie to ograniczenie jest praktycznie na poziomie ok. 35 40 MV/m. Technologia wnęk ciepłych pracujących w wyższych pasmach częstotliwości 30, 12 GHz posiada ograniczenie znacznie wyżej, na poziomie nawet rzędu 200 MV/m. Obecnie ten poziom jest rzędu 100 120 MV/m. Nowe metody akceleracji cząstek obejmują techniki laserowe i plazmowe. Tam ograniczenia wielkości przyspieszającego pola EM są na poziomie raczej GV/m niż MV/m. Odrębnym zagadnieniem jest budowa efektywnych i niskoemitancyjnych iniektorów (o pracy impulsowej i ciągłej) składających się z działa elektronowego, przed-akceleratora i układów kształtowania wiązki. Jednym z zagadnień badawczych w tym obszarze jest budowa nadprzewodzącego działa elektronowego, zamiast ciepłego jakie jest stosowane w klasycznych rozwiązaniach w większości obecnie działających akceleratorów. To ostatnie wyzwanie jest jednym z ambitnych zadań podjętych przez zespół projektujący i przygotowujący się do budowy w kraju maszyny POLFEL, która będzie infrastrukturą akceleratorowo laserową o pracy ciągłej. Ogólnie, różne tendencje rozwojowe laserów FEL obejmują: skracanie długości generowanej fali w kierunku zakresu gamma w obszar pikometrowy i subpikometrowy, zwiększanie natężenia wiązki, skracanie czasu trwania impulsów w obszar femtosekundowy, subfemtosekundowy a następnie attosekundowy i w dalszej przyszłości subattosekundowy, budowa laserów FEL miniaturowych typu samodzielne urządzenie na stole laboratoryjnym, budowa mobilnych laserów FEL wielkiej mocy dla celów wojskowych, budowa laserów FEL asystujących w systemie fuzji inercyjnej, budowa odwrotnych laserów FEL (IFEL) i laserowych akceleratorów cząstek np. dla celów medycznych. To ostatnie, przyszłościowe rozwiązanie wydaje się dzisiaj bardzo efektywne, pozwoli całkowicie uniknąć w systemach terapii hadronowej rozprowadzania terapeutycznej wiązki cząsteczkowej i budowy urządzenia gantry. Zamiast tego rozprowadzana jest wiązka fotonowa o stosownym natężeniu i energii. Wiązka fotonowa na miejscu, w okolicy gabinetu zabiegowego, generuje wiązkę hadronową w niewielkim urządzaniu typu IFEL. Literatura [1] European XFEL [www.xfel.eu]; [xfel.desy.de] [2] EuroFEL [www.eurofel.org], [WWW.iruvx.eu [3] XFEL 2013 [http://xfel2013.univ-rennes1.fr/] [4] Free electron laser FLASH [flash.desy.de] [5] Extension of the FLASH Facility with Flash II [flash2.desy.de] [6] An experiment at FLASH for a seeded VUV-FEL [sflash.desy.de] [7] SPARX FEL [http://www.sparx-fel.it/index.php/en] [8] SFEL MAX-Lab [https://www.maxlab.lu.se/node/382] [9] Polski wkład w EuroFEL [http://www.ncbj.gov.pl/node/1599] [10] POLFEL [Polfel.pl] [11] Polska Platforma Technologii Nuklearnych [http://www.pptn.pl/] [12] Romaniuk R.S.: Zaawansowane systemy elektroniczne i inżynieria Internetu, Wilga luty 2013, Elektronika, nr 3, 2013, str. 99 103. [13] Romaniuk R.S.: Kompaktowy solenoid mionowy perspektywa dekady, Elektronika, nr 3, 2013, str. 104 107. [14] Romaniuk R.S.: Akceleratory dla społeczeństwa TIARA 2012, Elektronika, nr 3, 2013, str. 108 112. [15] Romaniuk, R.S, EuCARD-2, Elektronika, nr 3, 2013, str. 116 119. [16] Romaniuk R.S.: Międzynarodowy Zderzacz Liniowy, Elektronika, nr 3, 2013, str. 119 122. [17] Ackerman W. et.al.: (TESLA Collaboration), Operation of a free-electron laser from the extreme ultraviolet to the water window, Nature Photonics, vol.1, no.6, pp. 336 342, 2007. Elektronika 4/2013 153

[18] Romaniuk R.S., Wójcik W.: Światłowody i ich zastosowania 2012, Elektronika nr 12, 2012, str. 120 126. [19] Romaniuk R.S.: Development of free electron laser and accelerator technology in Poland (CARE and EuCARD projects), Proc.SPIE, vol 7502, paper 7502-70 (2009). [20] Romaniuk R.S., Institute of Electronic Systems in CARE and EuCARD projects; Accelerator and FEL research, development and applications in Europe, Proc.SPIE, vol. 7502, paper 7502-71 (2009). [21] Romaniuk R.S.: EuCARD i CARE Rozwój techniki akceleratorowej w kraju, Elektronika, vol. 49, nr.10, 2008, str. 12 17. [22] Romaniuk R.S.: Instytut Systemów Elektronicznych w projektach CARE i EuCARD; Badania i zastosowania akceleratorów w Europie, Elektronika, vol. 50, nr 8/2009, str. 157 162. [23] Romaniuk R.S.: CARE Coordinated Accelerator Research in Europe, Elektronika 2 3/2005, II okładka. [24] Romaniuk R.S., Poźniak K.T., Czarski T.: Udział Politechniki Warszawskiej w programie CARE, Elektronika nr 2 3, 2005, str. 75. [25] Romaniuk R.S.: EuCARD 2010: European coordination of accelerator research and development, Proc. SPIE 7745, paper 774509 (2010). [26] Romaniuk R.S.: Accelerator infrastructure in Europe EuCARD 2011, Proc. SPIE, vol. 8008, art. no. 8008-05 (2011). [27] Romaniuk R.S.: Accelerator Science and Technology in Europe Eu- CARD 2012, International Journal of Electronics and Telecommunications, 2012, Vol.58, No.4, pp. 327 334. [28] Romaniuk R.S.: Space and High Energy Experiments Advanced Electronic Systems 2012, International Journal of Electronics and Telecommunications, 2012, Vol. 58, No. 4, pp. 441 462. [29] Romaniuk R.S.: Accelerator Technology and High Energy Physics Experiments; Photonics and Web Engineering, Wilga May 2012, Proc. SPIE 8454, art. no. 845403 (2012). [30] Romaniuk R.S.: Rozwój techniki akceleratorowej w Europie EuCARD 2012, (Development of accelerator technology in Europe EuCARD 2012), Elektronika, vol. 53, Nr 9, 2012, str. 147 153. [31] Romaniuk R.S., Technika akceleratorowa i eksperymenty fizyki wysokich energii, Wilga 2012, Elektronika, vol. 53, Nr 9, 2012, str. 162 169. [32] Koprek W. i in: Oprogramowanie dla systemu kontrolno-pomiarowego akceleratora TESLA, Elektronika, nr 1, 2005, str. 53 58. [33] Romaniuk R.S.: Fizyka fotonu i badania plazmy, Wilga 2012, Elektronika, vol. 53, nr 9, 2012, str. 170 176. [34] Romaniuk R.S.: EuCARD 2010 Technika akceleratorowa w Europie EuCARD, Elektronika vol. 51, no. 8, pp. 178 179 (2010). [35] Romaniuk R.S.: Infrastruktura akceleratorowa w Europie EuCARD 2011, Elektronika, vol. 52, no. 12, pp. 117 120 (2011). [36] Romaniuk R.S.: POLFEL laser na swobodnych elektronach w Polsce, Elektronika, vol. 51, nr 4, str. 83-87 (2010). [37] Zagozdzinska A. i in.: TRIDAQ systems in HEP experiments at LHC accelerator, Proc. SPIE 8698, art.no.86980o, 10 pages (2012). [38] Romaniuk R.S.: Review of EuCARD project on accelerator infrastructure in Europe, Proc.SPIE 8698, art.no.86980q, 10 pages (2012). [39] Giergusiewicz W. i in: Ośmiokanałowy system sterowania modułem akcelerator TESLA, Elektronika, nr 7, 2005, str. 51-55. [40] Poźniak K., Romaniuk R., Kierkowski K.: Modularna platforma do systemu sterowania akceleratorem TESLA, Elektronika, 2005. z. 7. ss. 36 39. [41] Romaniuk R.S. et al.: Optical network and fpga/dsp based control system for free electon laser, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences 53 (2), pp. 123 138 (2005). [42] Romaniuk R.S. et al.: Metrological aspects of accelerator technology and high energy physics experiments, Measurement Science and Technology, 18 (8), art. no. E01 (2008). [43] Fąfara P. et al.: FPGA-based implementation of a cavity field controller for FLASH and X-FEL, Measurement Science and Technology, 18 (8), pp. 2365 2371 (2008). [44] Czarski T. et al.: Superconducting cavity driving with fpga controller, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 568 (2), pp. 854 862 (2006). [45] Czarski T. et al.: TESLA cavity modeling and digital implementation in fpga technology for control system development, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 556 (2), pp. 565 576 (2006). [46] Czarski T.,et al.: Cavity parameters identification for TESLA control system development, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 548 (3), pp. 283 297 (2005). [47] Romaniuk R.S.: POLFEL A free electron laser in Poland, Photonics Letters of Poland, 1 (3), pp. 103 105 (2009). [48] CMS Collaboration, The CMS experiment at the CERN LHC, JINST 3, 2008, art. S08004. [49] CMS Collaboration, Performance of CMS muao reconstruction in cosmic-ray events, JINST 5 (03), 2012, art. T03022. [50] CMS Collaboration, Commissioning of the CMS experiment and the cosmic run at four tesla, JINST 5 (03), 2010, art. T03001. Symantec Future bezpieczeństwo sieci komputerowych 154 Cyberbezpieczeństwo dotyczy nas wszystkich tym hasłem firma Symantec zapraszała na wyjątkową konferencję Symantec Future, na której poruszono różnorodne tematy związane z cyberbezpieczeństwem. W świecie, w którym systemy informatyczne są fundamentem sprawnego działania najważniejszych obszarów życia. Przejęcie kontroli nad dowolnym urządzeniem nie stanowi większego problemu, można nawet przejąć kontrolę nad czyimś rozrusznikiem serca. W tej sytuacji nikt nie może sobie pozwolić na ignorowanie zagrożeń jakie niesie ze sobą powsze-chny dostęp do internetu. Konferencja była wspaniałą okazją do porozmawiania o nowych rozwiązaniach w dziedzinie cyberbezpieczeństwa. W stoiskach firmowych byli obecni przedstawiciele firmy Symantec autorzy opracowań. Konferencję otworzyła Jolanta Malak, dyrektor generalny firmy Symantec. Zapowiedziała, że uczestnicy konferencji dowiedzą się na czym polegają współczesne cyberataki, jak można się przed nimi bronić oraz jak robią to inni. Cyber zagrożenia to skutek uboczny technicznego rozwoju środków przekazu elektronicznego głownie internetu, jakiego świadkami jesteśmy współcześnie. Firma Symantec ogłosiła w styczniu br. nową strategię firmy zawierającą się w stwierdzeniu: chcemy, aby ludzie, firmy i państwa nie musiały obawiać się o bezpieczeństwo swoich cyfrowych danych. Dlatego zadaniem firmy stało się przedstawianie zagrożeń czyhających w cyberprzestrzeni oraz metod obrony przed nimi. Do realizacji tych zadań firma wprowadziła wiele rozwiązań, a wśród nich: programowanie antywirusowe ochronę przed programami typu spyware ochronę przeglądarek ochronę użytkownika w serwisie Facebook ochronę przed kradzieżą tożsamości w Internecie automatyczne tworzenie kopii zapasowych i optymalizacja komputera. Urządzenia NetBackup 5220 i Backup Exec 3600 spełniają założenia wspomnianej nowej strategii firmy. U wielu klientów problemy z ochroną serwerów wirtualnych i fizycznych są spowodowane mnogością rozwiązań do tworzenia kopii zapasowych w jednym środowisku oraz trudnościami z integracją sprzętu i oprogramowania. Firma Symantec oferuje kompleksowe, zintegrowane urządzenia do tworzenia kopii danych z serwerów, pamięci masowej i oprogramowania. Budowanie systemu backupowego od podstaw wymaga pracy zespołu IT nad integracją rozwiązań taśmowych, dyskowych, deduplikacyjnych, fizycznych i wirtualnych. Natomiast rozwiązania Symantec obejmują już zintegrowany sprzęt, oprogramowanie i pamięć, dzięki czemu można je zainstalować w niespełna 30 minut. NetBackup 5220 Tworzy pełne kopie zapasowe z szybkością kopii przyrostowych, przyspieszając cały proces nawet stukrotnie. Łączy szybkość tworzenia migawek z niezawodnością kopii zapasowych, chroniąc duże woluminy danych i maszyny wirtualne. Zasosowane tam rozwiązanie (Symantec V-ray) umożliwia ochronę nawet 3000 maszyn wirtualnych VMware za pomocą jednego urządzenia, jednocześnie umożliwiając szybkie przywracanie plików lub obrazów bez wyraźnej rozbudowy sprzętu. Usuwanie skutków awarii jest możliwe przez sieć, łącząc deduplikację z replikacją. Urządzenie zapewnia niezawodne kopie zapasowe nawet w środowiskach o dużych opóźnieniach transmisji. Backup Exec 3600 Backup Exec 3600 zmienia sposób zarządzania kopiami zapasowymi. Ustawienia zoptymalizowano pod kątem małych i średnich firm tak, aby mogły one wdrażać najlepsze zasady tworzenia kopii zapasowych, nawet nie będąc ekspertami w tej dziedzinie. Zintegrowane przywracanie od podstaw obejmujeprocedury konwersji Backup-to-Virtual (B2V) oraz Physical-to-Virtual (P2V), umożliwiając przywrócenie uszkodzonego systemu na maszynie wirtualnej VMware lub Hyper-V. Urządzenie Backup Exec 3600 teraz obsługuje taśmy, umożliwiając dodatkową ochronę danych przez dłuższy czas lub nawet poza siedzibą firmy. Zintegrowana deduplikacja danych umożliwia użytkownikom chronić więcej danych, ograniczając wymagania pamięciowe nawet o 90% i zwiększając wydajność tworzenia kopii zapasowych. Kopie zapasowe, potocznie zwane backup em, jako specyficzna potrzeba pojawiły się krótko po upowszechnieniu komputerów osobistych. Wiele firm pytanie: czy warto? już dawno uznaje za retoryczne, ale dobrze jest znać najważniejsze powody, dla których zasadne jest stosowanie backupu. (cr) Elektronika 4/2013