Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt, das Themenfeld „Neuartige photonische Werkzeuge für Wirtschaft und Gesellschaft – Laserbasierte Hochenergie-Strahlquellen“ auf Grundlage des „Forschungsprogramms Quantensysteme – Spitzentechnologie entwickeln. Zukunft gestalten.“ zu fördern.

Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sowie Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen.

Einreichungsfrist für Projektskizzen: 14. Oktober 2022

Zum Ausschreibungstext: https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/bekanntmachungen/de/2022/07/2022-07-20-Bekanntmachung-Strahlquellen.html

Gefördert werden industriegeführte, vorwettbewerbliche Verbundprojekte, die zu völlig neuen oder wesentlich verbesserten, technischen Systemlösungen für die laserbasierte Erzeugung hochenergetischer Strahlung führen oder dafür die notwendigen technischen Voraussetzungen liefern. Kennzeichen der Projekte sollen dabei ein hohes Risiko und eine besondere Komplexität der Forschungsaufgabe sein. Für eine Lösung ist in der Regel inter- und multidisziplinäres Vorgehen und eine enge Zusammenarbeit unterschiedlicher Unternehmen und Forschungseinrichtungen erforderlich, unter anderem aus den Bereichen Laserstrahlquellen, Target-Systeme, Systemintegration, Detektoren und Bildgebung sowie den künftigen Anwendern dieser Systeme. Im Zentrum stehen ganzheitliche Ansätze, die alle Glieder dieser Kette sowie deren Zusammenspiel betrachten.

Im Mittelpunkt der geförderten Arbeiten stehen bislang ungelöste Herausforderungen zur Erzeugung hochenerge¬tischer Strahlung mittels lasergetriebener Sekundärstrahlerzeugung für industrielle Anwendungen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf einer für die Anwendungen notwendigen Orts- und Zeitauflösung.

Im Rahmen der geförderten Projekte sollen jüngste Entwicklungen im Bereich der Hochleistungslaser genutzt werden, um hochenergetische Strahlung mittels lasergetriebenen Sekundäreffekten zu erzeugen, dazu gehören z. B.:
•    extrem ultraviolette (EUV-)Strahlung
•    Röntgenstrahlung
•    Gamma-Strahlung
•    Synchrotron-Strahlung
•    Elektronen- und Ionenstrahlung
•    thermische Neutronenstrahlung

Diese Aufzählung ist nur beispielhaft und nicht abschließend zu verstehen.

Denkbare Anwendungen liegen in folgenden Bereichen:
•    industrielle Inspektion komplexer (Chip-)Strukturen
•    Lithografie-Technik, sowohl in der Fertigung als auch für die Qualitätssicherung und Prozessüberwachung
•    dynamische Volumenaufnahme von Bildern und die schnelle Detektion kleinster Krankheitserreger im Gesundheits- und Medizintechniksektor
•    Entwicklung und Produktion effizienter und zuverlässiger Batteriespeicher (Analysemethoden, sowohl auf kleinsten Skalen als auch im Durchlichtverfahren)
•    wissenschaftliche, industrielle und medizintechnische Röntgendiagnostik (Spektroskopie, Diffraktometrie, Coherent Diffraction Imaging CDI, 3D Small-Angle X-Ray Scattering 3D-SAXC, X-Ray Diffraction Imaging XRD, Computertomographie CT, microCT, Phasenkontrastbildgebung; Anwendungen wie Mammographie und andere)
•    Mikro- und Nanostrukturanalyse mittels kohärenter Synchrotronstrahlung
•    Erforschung und Entwicklung neuer pharmazeutischer Wirkstoffe
•    Verfahren der Sicherheitstechnik (z. B. Containerdurchleuchtung) oder der Strukturanalyse mittels kompakter Neutronenquellen ohne Verwendung radioaktiver Spaltprodukte

Auch diese Aufzählung ist nicht abschließend, sondern beispielhaft zu verstehen.

An die zu fördernden Projekte werden folgende Anforderungen gestellt:
•    Die Projekte müssen eine klar definierte Aufgabenstellung sowie quantifizierte Ziele aufweisen, so dass eine Erfolgskotrolle nach Abschluss der Arbeiten möglich ist.
•    Die Forschungsarbeiten müssen im Rahmen von Verbundprojekten durchgeführt werden. Die Koordination der Verbundprojekte muss durch einen Industriepartner erfolgen. Um Zulieferketten abzusichern und die Breitenwirksamkeit der Fördermaßnahme sicherzustellen, wird dabei eine starke Einbindung des Mittelstands sowie kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) in die Verbundprojekte angestrebt.
•    Wichtigster Erfolgsindikator dieser Maßnahme ist die Verwertung der erarbeiteten Forschungsergebnisse im Rahmen der an das Projekt anschließenden Umsetzung des Verwertungsplans. Daher müssen die Projekte auf einen deutlichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik gerichtet sein und für die im Fall erfolgreicher Forschungsarbeiten erreichten Ergebnisse eine konkrete Verwertungsperspektive aufweisen.
•    Gegenstand der Projekte sollen Forschungsarbeiten sein, die entweder
a.    einen gesamtheitlichen Lösungsansatz von den technologischen Grundlagen bis hin zur konkreten Anwendung demonstrieren oder
b.    Teile der Gesamtwertschöpfungskette (z. B. neue Target-Systeme, Detektoren oder Laserstrahlquellen etc.) betreffen, auf dem jeweiligen Gebiet jedoch einen erheblichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik schaffen und für nachgelagerte industriellen Endanwendungen unerlässlich sind.

In letzterem Fall ist der Bedarf der potenziellen Anwendungen explizit herauszustellen und die Möglichkeit der Einbindung eines assoziierten Anwenders zu prüfen.

Die Vorhaben müssen zwingend einen direkten Bezug zur lasergetriebenen Sekundärstrahlerzeugung hochenergetischer Strahlung aufweisen.
•    Die Erzeugung der Hochenergie-Strahlung soll durch die photonischen Verfahren in Bezug auf Kompaktheit und Kosteneffizienz gegenüber derzeitigen Lösungen (z. B. Forschung an Großforschungseinrichtungen) massiv gesenkt werden, um eine breite Nutzung zu ermöglichen.
•    Die Verbundprojekte müssen sich gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik insbesondere durch ultrahohe Orts- oder Zeitauflösungen auszeichnen, die für die Umsetzung der geplanten Zielanwendungen zwingend erforderlich beziehungsweise notwendig sind, um bereits bestehende Anwendungen maßgeblich zu verbessern oder neue zu erschließen.
•    Die Laufzeit der Projekte sollte in der Regel 36 Monate betragen.