01.09.2014

Helmholtz fördert zwei DESY-Ausgründungen

Zwei Start-up-Unternehmen von DESY-Forschern werden aus dem Förderprogramm „Helmholtz Enterprise“ von der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert: Die Firma X-Spectrum, die mit einem Hochtechnologie-Röntgendetektor an den Markt geht, wird mit 100 000 Euro unterstützt. Das Unternehmen Class 5 Photonics baut sehr flexible Femtosekundenlaser, die kurze Pulse mit hoher Leistung zur Verfügung stellen. Die gemeinsame Ausgründung von DESY und Helmholtz-Institut Jena wird mit knapp 130 000 Euro gefördert.

Die sensitive Fläche des LAMBDA-Detektors (Foto: Daniela Becker/DESY).

Die Firma X-Spectrum wurde im Juli von fünf Mitgliedern aus der DESY-Detektorentwicklungsgruppe (FS-DS) gegründet; DESY ist sechster Gesellschafter des neuen Unternehmens. Die Forscher haben einen Flächendetektor für Röntgenstrahlung namens LAMBDA entwickelt, der eine äußerst hohe räumliche Auflösung und eine hohe Aufnahmerate bietet. LAMBDA steht für Large Area Medipix Based Detector Array. Die etwa neun mal drei Zentimeter große aktive Fläche des LAMBDA-Detektors ist mit 750 000 Pixeln bestückt und kann bis zu 2000 Bilder pro Sekunde aufnehmen.

Jedes Pixel kann einzelne Lichtteilchen (Photonen) zählen, aber auch mit Raten von mehr als 500 000 Photonen pro Sekunde umgehen. Dieser sehr hohe Dynamikbereich wird ergänzt durch die Möglichkeit, die Energie der detektierten Röntgenteilchen zu messen, also quasi farbige Bilder aufzunehmen. „Hohe Empfindlichkeit, hohe Auflösung, hohe Bildrate – Der Detektor erfüllt damit genau die Anforderungen, die Experimentatoren an Synchrotronstrahlungsdetektoren der neuesten Generation stellen“, sagt Heinz Graafsma, DESY-Forscher und einer der Geschäftsführer von X-Spectrum. „Außerdem ist der Detektor für sehr hohe Photonenenergien bis etwa 100 Kilo-Elektronenvolt geeignet, die wir zum Beispiel an PETRA III haben.“ Zum Vergleich: Das ist rund 40 000 Mal höher als die Energie von sichtbarem Licht, das etwa der Chip einer herkömmlichen Digitalkamera aufzeichnet.

Die kurzen und hochintensiven Röntgenblitze von Forschungslichtquellen der dritten Generation wie PETRA III erlauben einen wesentlich schnelleren Ablauf von Experimenten als das in der Vergangenheit der Fall war. Doch das stellt auch an die Detektoren, die an diesen Quellen eingesetzt werden, neue Herausforderungen: Neben einer hohen Resistenz gegenüber der intensiven Strahlung wird eine möglichst große aktive Fläche benötigt, um möglichst viele Bildinformationen in einer Aufnahme zu erhalten. Und je höher die Empfindlichkeit und die Bildrate ist, mit der der Detektor ausgelesen werden kann, umso schneller können die Experimente laufen.

Der Sensor des LAMBDA-Detektors besteht aus Silizium für niedrige oder Galliumarsenid für hohe Photonenenergien und ist in 55 Mikrometer kleine Pixel aufgeteilt. Um die hohe Bildrate zu erreichen, wird er über einen Medipix3-Chip ausgelesen. Dieser Chip wurde in einer internationalen Kooperation von über 20 Forschungsinstituten speziell zur Auslese solcher Sensoren entwickelt. „Der Medipix-Chip ist das Rückgrat des Detektors“, erläutert Graafsma. „Er ermöglicht die hohe Ausleserate von 2000 Hertz für alle 750 000 Pixel gleichzeitig. Damit ist unser Detektor Spitzenreiter.“ Trotz dieser Leistung braucht der Detektor keine besondere Kühlung. „Der ganze Detektor ist quasi ein Plug-&-Play-System, das mit einer Konvektionskühlung auskommt“, betont die zweite Geschäftsführerin von X-Spectrum, Stefanie Jack. „Wir hoffen, dass der einfache Umgang, gepaart mit den sehr guten Spezifikationen, den Detektor zu einem Renner in der Röntgenforschung weltweit werden lassen wird.“

Für die weitere Zukunft plant X-Spectrum die Kommerzialisierung der bestehenden Varianten des LAMBDA-Detektorsystems, aber auch die Entwicklung spezieller Systeme für Experimente an Freie-Elektronen-Lasern im weichen und harten Röntgenbereich. Über mögliche Einsatzgebiete in der Industrie denken die Forscher ebenfalls bereits nach.

Zweite von „Helmholtz Enterprise“ geförderte Ausgründung ist die in Gründung befindliche Firma Class 5 Photonics, die durchstimmbare Hochleistungs-Femtosekundenlaser mit hoher Pulsrate auf den Markt bringen wird. Mit dieser Idee haben die zukünftigen Unternehmer kürzlich den Start-up-Preis der Kompetenznetze Optische Technologien OptecNet gewonnen (s. DESY-Meldung vom 27.5.2014).

Pressemeldung der Helmholtz-Gemeinschaft zu den Ausgründungen

X-Spectrum-Homepage