Stellen und Abschlussarbeiten - AG Nörtershäuser

Offene Stellen

Für unsere Laserspektroskopie-Experimente an der TU Darmstadt, den Speicherringen und Fallenanlagen der GSI Darmstadt, an ISOLDE am CERN und in Zukunft auch in Argonne (USA) suchen wir jederzeit motivierte Mitarbeiter, die sich im Rahmen von Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten an unserer Forschung beteiligen wollen. Auch Miniforschungsprojekte schlagen wir auf Nachfrage gerne vor. Eine kleine Einstimmung gibt es hier.

Die erfolgreich in unserer Arbeitsgruppe abgeschlossenen wissenschaftlichen Arbeiten finden Sie hier.
Den Vortrag aus der Attraktiven Physik im WS 17/18 finden Sie hier: pdf, 1.16 MB

Miniforschung

Auf Nachfrage versuchen wir gerne, Sie in unsere aktuelle Forschung einzubinden. Wir bieten eine Vielzahl unterschiedlicher Projekte an, die auch kurzfristig verfügbar sind.
Ansprechpartner:
Schwerpunkt Optik: Felix Sommer –
Schwerpunkt Atomphysik: Kristian König –
Schwerpunkt Kernphysik: Bernhard Maaß –
sowie alle weiteren Mitglieder der Arbeitsgruppe.

Bachelorarbeiten

Analyse des Hyperfeinstrukturprofils von 43Ca

Projekt: ALIVE

Ziel: Die Eignung verschiedener Linienprofile zum Fitten der Hyperfeinstruktur von 43Ca soll anhand simulierter und realer Daten getestet werden. Dabei sollen konventionelle Linienprofile, vollständig korrekte Beschreibungen mittels Quanteninterferenzen und ein vereinfachtes Linienprofil, das dennoch eine realistischere Beschreibung als die konventionellen Profile verspricht, verwendet und die Güte der Anpassung und der erhaltenen Hyperfeinparameter verglichen werden. Bei raschem Fortschritt können auch noch neue Daten an unserer kollinearen Apparatur des ALIVE Experimentes gewonnen werden.

Techniken: optische Spektroskopie, Datenanalyse, Quanteninterferenzeffekte, optische Hyperfeinstruktur

Ansprechpartner: Dr. Jörg Krämer (S2|14 409, ), Kristian König (S2|14 411, )

Optisches Pumpen in den Hyperfeinübergängen von Barium- und Indiumionen

Projekt: ALIVE

Ziel: Durch optisches Pumpen der magnetischen Unterzustände der Hyperfeinstruktur können Dunkelzustände generiert werden. Diese können genutzt werden, um bestimmte Ionenklassen zu markieren. Im Rahmen des ALIVE Experiments soll diese Technik auf Barium- und Indiumionen angewendet werden. Hierfür wird in einer ersten Kammer optisch gepumpt und in einer zweiten Kammer mit einem weiteren Lasersystem der Vorgang abgefragt.

Techniken: kollineare Laserspektroskopie mit Fluoreszenznachweis, optisches Pumpen, Ti:Sa Laser mit Frequenzverdopplung

Ansprechpartner: Dr. Jörg Krämer (S2|14 409, ), Kristian König (S2|14 411, )

Aufbau eines auf eine Iodzelle frequenzstabilisierten Diodenlasers

Ziel: Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Diodenlaser aufgebaut und auf eine externe Iodzelle stabilisert werden. Dieser kann direkt für Hochpräzisionsexperimente eingesetzt werden oder als stabile Frequenzreferenz für einen anderen Laser dienen, der mittels Beat-Offset-Lock auf diesen Diodenlaser frequenzstabilisiert wird.

Techniken: Diodenlaser, Mess- und Regelungstechnik, Frequenzstabilisierung, hochpräzise Spektroskopie

Ansprechpartner: Dr. Stefan Schmidt (), Felix Sommer (S2|14 411, ), Tim Ratajczyk (S2|14 411, )

Aufbau eines auf eine Rubidiumzelle frequenzstabilisierten Diodenlasers

Ziel: Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Diodenlaser aufgebaut und auf eine externe Rubidiumzelle stabilisert werden. Dieser kann direkt für Hochpräzisionsexperimente eingesetzt werden oder als stabile Frequenzreferenz für einen anderen Laser dienen, der mittels Beat-Offset-Lock auf diesen Diodenlaser frequenzstabilisiert wird.

Techniken: Diodenlaser, Mess- und Regelungstechnik, Frequenzstabilisierung, hochpräzise Spektroskopie

Ansprechpartner: Dr. Rodolfo Sanchez (GSI SB3 2.265a, ), Felix Sommer (S2|14 411, ), Tim Ratajczyk (S2|14 411, )

Vermessung der Ionentransmission durch Nanometer-dünne Karbonfolien

Ziel: Für laserspektroskopische Experimente ist der Ladungszustand der untersuchten Ionen und Atome von großer Bedeutung. Beim Durchgang durch Materie verändern Teilchen ihren Ladungszustand, erfahren aber auch Energieverlust und Ablenkung. Außerdem werden Moleküle aufgebrochen, was beispielsweise für das BOR8-Projekt in Chicago erstrebenswert ist.

Für die Transmissionselektronenspektroskopie werden bereits serienmäßig Karbon- und Graphen- Folien mit Dicken von unter einem Nanometer angeboten. Diese transmittieren den Teilchenstrahl selbst bei geringen, elektrostatischen Strahlenergien von wenigen keV und sind somit für die Laserspektroskopie interessant.

Ziel der Bachelor-Arbeit ist die Erweiterung eines bestehenden Aufbaus zum Vermessen solcher ultra-dünnen Folien an der GSI-EBIT, und dessen Einsatz mit verschiedenen Ionenstrahlen und Foliendicken.

Techniken: Vakuumtechnik, Ionenoptik, Strahlanalyse, Messtechnik, Auswertung

Ansprechpartner: Dr. Zoran Andelkovic (GSI, ) und Bernhard Maaß (TUD, S214|411, )

Gasdynamik-Analyse für eine He-gepufferte Ionenquelle

Ziel: Für verschiedene Experimente zur Untersuchung der Kerneigenschaften von sowohl stabilen als auch exotischen Isotopen ist die Erzeugung eines Ionenstrahls eine wichtige Voraussetzung für erfolgreiche Messungen. In unserer Arbeitsgruppe soll dafür die Flexibilität der Laserablations-Ionenerzeugung mit den dissipativen Eigenschaften einer He-Gaszelle kombiniert werden. Während die Ionen durch ein elektromagnetisches Trichterfeld in der Mitte der Zelle gehalten werden, soll der He-Gasstrom für die Kühlung und den gleichzeitigen Transport der Ionen sorgen. In Zusammenarbeit mit theoretischen Simulationen von der GSI soll dieses System untersucht und charakterisiert werden.

Techniken: Mess- und Regelungstechnik, Vakuumtechnik, Datenanalyse

Ansprechpartner: Tim Ratajczyk (S2|14 411, )

Masterarbeiten

Charakterisierung und Inbetriebnahme einer He-gepufferten Laser-Ablations-Ionenquelle

Ziel: Sowohl an der TU Darmstadt als auch an den Forschungseinrichtungen der GSI und des CERN stehen interessante Messungen zum tieferen Verständnis der Kernstruktur mittels Laserspektroskopie an. Zur Vorbereitung dieser Experimente und zum Erproben neuer Messtechniken wird in unserer Arbeitsgruppe eine neuartige Ionenquelle konstruiert. Sie verbindet die flexible Ionenerzeugung durch Laserablation mit den Vorteilen einer He-Gaszelle zum dissipativen Kühlen und dem Transport der Ionen und es kann ein optimaler Ionenstrahl für die Laserspektroskopie zur Verfügung gestellt werden. In der Masterarbeit soll die Erzeugung von Ionen verschiedener Elemente durch Laserablation aufgebaut und untersucht werden. Dazu wird ein 50 mJ Pulslaser verwendet, um ein beliebiges Material zu verdampfen und gleichzeitig zu ionisieren. Für diesen Prozess muss die Ablationsregion entworfen und optimiert werden, um einen möglichst flexiblen Betrieb zu ermöglichen. Anschließend soll die Laserablation mit der He-Zelle verbunden werden, um die gesamte Ionenquelle in Betrieb zu nehmen.

Techniken: Hochleistungs-Pulslaser, technische Konstruktion, CAD, Vakuumtechnik, Ionenstrahlanalyse, Spektroskopie

Ansprechpartner: Tim Ratajczyk (S2|14 411, )

Design eines Stern-Gerlach Experimentes mit thermischen Lutetiumatomen

Projekt: TRIGA-Spec

Ziel: Für ein Stern-Gerlach Experiment soll ein Lutetiumstrahl von etwa 30 keV Strahlenergie in einen thermischen Atomstrahl umgewandelt werden. Durch die Implementation der schnellen Ionen in eine dünne geheizte Graphitfolie soll dieser Strahl erzeugt werden. Hierfür sollen entsprechende Vorversuche zur Analyse des Atomstrahls zuerst mit einem Quadrupolmassenspektrometer an der TU durchgeführt werden. Im Erfolgsfall wird die Testapparatur mit dem Quadrupol anschließend an TRIGA-SPEC in Mainz installiert, um Lutetiumionen zu implantieren und die Eigenschaften des entstehenden Atomstrahls zu testen.
Zudem soll die Magnetfeldgeometrie simuliert werden, die möglichst starke Gradientenfelder bei ausreichend großer Öffnung der Apparatur erzeugt. Mit den so generierten Feldern sollen dann die Flugbahnen und Aufspaltungen berechnet werden.

Techniken: Stern-Gerlach Experimente, Magnetfelder, Simulationen, Atomstrahlapparaturen, Teilchendetektoren, Molekularstrahlen, Vakuumtechnik

Ansprechpartner: Prof. Wilfried Nörtershäuser (TUD S2|14 410, ).

Messung der Hyperfeinstrukturaufspaltung von 43Ca sowie des Einflusses von Quanteninterferenzen

Projekt: ALIVE

Ziel: Aufgrund des vorhandenen Kernspins zeigt 43Ca eine Hyperfeinstrukturaufspaltung. Diese soll mittels kollinearer Laserspektroskopie untersucht werden. Das von den Ionen emittierte Fluoreszenzlicht soll mit einem Linsensystem, das im Rahmen der Arbeit entworfen werden soll, auf einen Photomultiplier geleitet werden. Hiermit soll der Einfluss von Quanteninterferenzen auf die Linienform der Fluoreszenzsignale und somit auf die Bestimmung von Quadrupolmomenten untersucht werden.

Techniken: optische Spektroskopie, Datenanalyse, Quanteninterferenzeffekte, optische Hyperfeinstruktur

Ansprechpartner: Dr. Jörg Krämer (S2|14 409, ), Kristian König (S2|14 411, )