Kontakt

Prof. Dr. Joachim Wosnitza

Direktor
Institut Hochfeld-Magnetlabor Dresden
j.wosnitzaAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 3524

Dr. Sergei Zherlitsyn

Lei­ter Magnet­techno­logie und For­schungs­infra­struk­tur
s.zherlitsynAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2617

Julia Blöcker

Sekretariat/ Administration
fwh-sek@hzdr.de, j.bloeckerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 3527

Aktuelles

Publikation: Field-induced compensation of magnetic exchange as the possible origin of reentrant superconductivity in UTe2

Helm, T. et al., Nat. Comm. 15 (2024), 37

Publikation: Terahertz Néel spin-orbit torques drive nonlinear magnon dynamics in antiferromagnetic Mn2Au

Behovits, Y. et al., Nat. Comm. 14 (2023), 6038

Publikation: Unveiling new quantum phases in the Shastry-Sutherland compound SrCu2(BO3)2 up to the saturation magnetic field

Nomura, T. et al., Nat. Comm. 14 (2023), 3769

Publikation: Nonreciprocal Phonon Propagation in a Metallic Chiral Magnet

Nomura, T. et al., Phys. Rev. Lett. 130 (2023), 176301


Newsletter: Lesen Sie auf der EMFL-Website aktuelle Neuigkeiten aus den vier führenden Hochfeldlaboren Europas. 

Foto: EMFL News 4/2023 ©Copyright: EMFL


Video: EMFL - Forschung in hohen Magnetfeldern

Technologische Ziele

Magnetspule - Foto: Oliver Killig

Höhere Felder und neuartige Designs

Neben dem Nutzerprogramm besteht eine wichtige Aufgabe des Hochfeld-Magnetlabors Dresden in der Weiterentwicklung führender Magnetpulstechnologie. So nimmt das HLD durch sein 100-Tesla-Programm eine bedeutende Stellung auf internationaler Skala ein. Ende 2016 konnte eine Spule für Nutzerexperimente bis 95 T freigegeben werden. Neben diesen ambitionierten Projekten werden auch neuartige Magnetdesigns entwickelt, die u. a. auf längere Pulszeiten, geringeren Energieeinsatz sowie auf homogenere Feldprofile zielen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Strahlenphysik entwerfen wir spezielle Pulsgeneratoren und Pulsfeldspulen für kernphysikalische Experimente sowie für die Helmholtz International Beamline for Extreme Fields at the European XFEL (HIBEF). Weiterhin entwickeln und fertigen wir Pulsfeldspulen für externe Kooperationsparter in Forschung und Industrie.

Die Spulen, so auch jene, die uns im Jahr 2011 einen Weltrekord einbrachte, werden in unserer eigenen Werkstatt gewickelt und produziert. 


Im Kampf gegen Krebs150 TW Laser Draco Stefan Regen 2 - Foto: HZDR

Ein weiteres unserer Ziele ist die Entwicklung kompakter Pulsstrommodule und gepulster Magnete für die Führung und Energieselektion von Protonenstrahlen, die für medizinische Therapien verwendet werden sollen. In entsprechenden Apparaturen, die derzeit am HZDR entwickelt werden, sollen mittels Hochleistungslaserbeschuss erzeugte Protonen mithilfe kompakter gepulster Führungsmagnete zum Patienten gelenkt werden. Auf kleiner Längenskala erfordert dies eine wirkungsvolle, kompakte und präzise Protonen-Strahlführung, deren Verwirklichung nur durch den Einsatz gepulster Magnete mit Feldamplituden von einigen 10 T erreicht werden kann. Wir tragen zu diesem Vorhaben durch unser Knowhow bei der Entwicklung besonders effizienter Pulsstromgeneratoren und Pulsmagnete bei.

Hierzu wurde eine Patent unter der Nummer 10 2011 052 269 mit dem Titel "Anordnung zur Erzeugung hochenergetischer Protonenstrahlen und deren Verwendung" erteilt. Weitere Informationen dazu finden Sie hier.


Kühlung von morgen ©Copyright: Detlev Müller

Wie Kühlen wir morgen?

Besondere metallische Verbindungen erwärmen sich, wenn diese in ein Magnetfeld gebracht werden. Dieser sogenannte magnetokalorische Effekt lässt sich nutzen, um effizientere Kühlsysteme der Zukunft zu konstruieren. Die umfassende fundamentale Charakterisierung neuer Materialien ist der erste Schritt hin zur Anwendung. Dies wird vom HLD auch im Rahmen von Nutzerexperimenten seit vielen Jahren durchgeführt.

Das HLD ist ebenso in der Entwicklung von Prototypen und Testanlagen aktiv. So haben wir eine Pulsspule vom HLD in einem Demonstrator an der TU Darmstadt erfolgreich in Betrieb genommen. Mit dieser Anlage soll ein neuartiger Kühlkreislauf auf Basis des magnetokalorischen Effekts auf Herz und Nieren geprüft werden.


Die weltweit größte KondensatorbankHochfeld-Magnetlabor Dresden: Kondensatorbank - Foto: HZDR

Um hohe Magnetfelder über lange Pulszeiten zu erzeugen, wird eine elektromagnetische Energie von 50 MJ und ein Spitzenstrom von 100 kA benötigt. Die modernste und effizienteste Methode, diese Energie zu speichern und schnell in die Magnetfeldspule zu übertragen, ist die Verwendung einer Pulsentladungs-Kondensatorbank. Sie lässt sich mit kleinem Strom auf- und dann mit großem Strom vollständig entladen. Mit einem einzigen Knopfdruck kann man die Energie freisetzen, die beim Abbremsen einer Diesellok von 150 auf 0 km/Stunde freiwerden würde, und zwar in dem unglaublich kurzen Zeitraum von wenigen zehn Millisekunden.

Diese weltweit leistungsfähigste Kondensatoranlage ist aus 20 Modulen aufgebaut, die Energien zwischen 0,9 und 2,9 MJ bereitstellen. Sie erlaubt es, Spulen mit bis zu vier koaxialen Sektionen zu speisen, die mit unterschiedlichen Energien und Pulslängen betrieben werden können.