Charakterisierung von laserbeschleunigten Protonen mittels ortsaufgelöster nuklearer Aktivierungsdiagnostik

Charakterisierung von laserbeschleunigten Protonen mittels ortsaufgelöster nuklearer Aktivierungsdiagnostik

Experimentelle Arbeit am PHELIX Lasersystem

Masterarbeit

Um laserbeschleunigte Protonen für unterschiedliche Anwendungen kontrollieren zu können, ist es notwendig, die Strahleigenschaften sowie das Energiespektrum und die energieabhängige räumliche Verteilung der Protonen zu kennen. Zur vollständigen Protonenstrahlrekonstruktion wird derzeit eine auf radiochromatischen Filmen basierende Methode eingesetzt (Radiochromic Imaging Spectroscopy RIS). Die nächste Generation an Hochleistungslasern und die Optimierung von Targets stellen besondere Anforderungen an einen Detektor, der den resultierenden Protonenstrahl charakterisieren soll. Damit verbunden sind höhere Teilchenzahlen (>10^13) und Protonenenergien (>50 MeV), die einen aus Plastik bestehenden radiochromatischen Filmdetektor sättigen oder zerstören können. Daher ist es nötig, geeignete Detektorsysteme zu entwickeln.

Im Rahmen der Masterarbeit soll ein auf nuklearer Aktivierung von Kupferfolien basierendes Detektionsverfahren weiterentwickelt werden. Hierbei werden energie- und ortsabhängig, gestapelte und wiederverwendbare Kupferfolien, über protoneninduzierte Kernreaktionen aktiviert. Mittels einer autoradiographischen Methode wird die Zerfallsstrahlung der aktivierten Kerne über Bildspeicherplatten nach der Protonenbestrahlung pro Kupferfolie detektiert, um die spektrale und die räumliche Verteilung der Protonenstrahlen über ein geeignetes Analyseverfahren zu rekonstruieren. Die Aufgabe besteht zum einen darin, die Diagnostik zu optimieren und das Detektorsystem zu kalibrieren. Zum anderen soll ein Analyseverfahren weiterentwickelt werden, mit dem Ziel der spektralen und räumlichen Charakterisierung laserbeschleunigter Protonenstrahlen.

Die entsprechenden Experimente sollen am Hochenergielasersystem PHELIX des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH durchgeführt werden.

Forschungsziel
Laserionenbeschleunigung