Ein idealer Einblick in die Grundlagen der Teilchenphysik, Technik und Mechanik
Im Rahmen meines Studiums habe ich die Möglichkeit erhalten am Helmholtz-Zentrum Berlin Wannsee in der Abteilung Protonentherapie ein Praktikum zu absolvieren und spannende Eindrücke zu gewinnen. Die Abteilung beschäftigt sich mit der Erforschung von Protonenstrahlung und ihrer Anwendung für die Behandlung von Augentumoren am Menschen. Diese Therapie wird in Zusammenarbeit mit der Charité Berlin durchgeführt und konnte seit 1998 über 4000 Patienten eine 97 prozentige Erfolgschance zur Behandlung ihrer Tumore bieten. Das Aufgabenfeld des HZB beinhaltet die Wartung und ständige Verbesserung der Protonenbeschleunigeranlage, sowie die experimentelle Arbeit mit der Strahlung.
Was ist Protonenstrahlung und wie erzeugt man sie?
Als Protonenstrahlung bezeichnet man elektrisch positiv geladene Teilchen, die stark beschleunigt wurden. In der Anlage des Helmholtz-Zentrums wird diese Protonenstrahlung dann zu einem Strahl gebündelt und über mehrere Magnete zum Austrittspunkt geführt, wo er für die Augentumorentfernung oder für die Forschung verwendet werden kann. Dies geschieht mithilfe eines Vorbeschleunigers, dem „Van-de-Graaff-Generator“ oder dem „Tandetron“, dem sich ein Hauptbeschleuniger, das sogenannte „Zyklotron“, und Strahlführungselemente anschließen.
Wenn die austretenden Protonen in ein Material eindringen, geben sie ihre Energie ab. Im Falle der Augentumortherapie beschädigen sie so die Tumorzellen.
Meine Aufgaben während des Praktikums
Während meines Praktikums konnte ich meine Kenntnisse aus verschiedenen Bereichen des Studiums, beispielsweise der Dosimetrie, Teilchenphysik und mein technisches Wissen vertiefen und erweitern. Teil des Praktikums war es Berechnungen durchzuführen, um verschiedene Größen wie Protonenreichweiten in verschiedenen Materialien, Kräfte oder Magnetfelder abschätzen zu können. Ebenso gilt es aber auch tatkräftig mit anzupacken, sollten bauliche Veränderungen wie Schraubarbeiten, Kabelverlegung oder der Tausch von Pressluftschläuchen in der Strahlführung oder Ausbesserungen von Vakuumlecks notwendig sein. Letztere stellte man schnell beim täglichen Vakuumrundgang fest, bei welchem die Vakuumwerte aller Strahlführungsabschnitte kontrolliert und dokumentiert werden müssen. Hat man einen unzureichenden Wert identifiziert, geht es an das Lokalisieren und richtige Abdichten des Lecks, um wieder ein nutzbares Grundvakuum zu erzeugen.
Vor Ort gibt es neben dem Protonenbeschleuniger auch eine Cobalt-Quelle, welche regelmäßig von Kunden zur Bestrahlung ihrer Proben genutzt wird, um beispielsweise die Belastbarkeit bestimmter Materialien oder Bauteile für die Weltraumtechnik zu prüfen. Diese Quelle wird ebenfalls wöchentlich geprüft und das System auf die Funktionalität seiner Notfallfunktionen getestet.
Als Praktikantin konnte ich Teil der Einführung neuer Techniken und Geräte werden und somit zur Optimierung und bestmöglichen Anwendung beitragen. Erste Tests einer tragbaren CCD-Kamera, zur 2D-Aufnahme der Protonenstrahlung im Material, durfte ich auswerten und habe so auch Erfahrung im Umgang mit unterschiedlichen Auswertungs-Tools und Computerprogrammen bekommen. Auch 3D-Modellierung geplanter Bauteile gehörte dazu.
Zusätzlich hatte ich die Möglichkeit, in einer alle 14 Tage stattfindenden Seminarreihe des Helmholtz-Zentrums, Einblicke in die neuesten Forschungen und Entwicklungen anderer Abteilungen im Bereich der Beschleunigertechnik zu gewinnen.
Ich kann ein Praktikum am Helmholtz-Zentrum Berlin jedem empfehlen, der Interesse an der Beschleunigertechnik hat, ambitioniert ist neues Wissen zu erlangen und seine Kreativität und handwerklichen Kenntnisse erweitern möchte.
