Neutronenbeschleunigung

Lasergetriebene Neutronenquellen

Lasergetriebene Neutronenquelle, relativistische Transparenz, Kernphysik

Neutrographie von Polyamid-Zahnrädern im Innern eines Waschmaschinen-Programmschaltwerks aus Stahlblech. (Quelle: Wikipedia)
Neutrographie von Polyamid-Zahnrädern im Innern eines Waschmaschinen-Programmschaltwerks aus Stahlblech. (Quelle: Wikipedia)

Neutronen bieten eine einzigartige Möglichkeit Materialeigenschaften zu untersuchen und zu beeinflussen. Neuartige, kompakte laserbasierte Neutronenquellen bieten sich aufgrund ihrer höheren Spitzenleistung als gute Ergänzung zu beschleunigerbasierten Spallationsquellen an. Mit Hilfe von Lasern können sehr kompakte Neutronenquellen betrieben werden, die sich einfacher an bestehende Einrichtungen koppeln lassen.

Durch den Einsatz eines Hochenergie-Kurzpulslasersystems kann eine effiziente Beschleunigung von Ionen, hier besonders Deuteronen, erreicht werden. Hierbei wird ein neuer Teilchenbeschleunigungsmechanismus verwendet, welcher auf relativistisch induzierter Transparenz von Festkörpern beruht. Die Konversion der Deuteronen in Neutronen führt zu sehr hohen Pulsleistungen und weist eine gerichtete Strahlcharakteristik auf. Damit konnten mit einer lasergetriebenen Neutronenquelle erstmals ausreichend Neutronen erzeugt werden um Anwendungen in der Radiographie zu verwirklichen.

Diese neuen experimentellen Resultate könnten den Weg ebnen um Anwendungen der Neutronenuntersuchung in Bereichen der Medizin, Materialwissenschaft oder Archäologie zu erlauben, die bislang nur an Großforschungsanlagen (Reaktoren oder Teilchenbeschleuniger) verfügbar waren.

 

Offene Stellen in diesem Forschungsbereich

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Laufende Arbeiten in diesem Bereich

  • 15.06.2017

    Detektoren für Laser-Neutronenquelle

    Masterarbeit

    Bei der Wechselwirkung ultra-intensiver Laserstrahlung mit Festkörpern werden Ionenstrahlen erzeugt, deren Intensitäten weit über denen liegen, die mit heutigen Beschleunigern erreicht werden können. Die beschleunigenden elektrischen Felder liegen bei Teravolt/Meter und sind somit denen der Oberfläche von Neutronensternen vergleichbar. Teilchenenergien von über 50 MeV bei Stromstärken von über 50 MA werden auf einer Beschleunigungsstrecke von weniger als einen Millimeter erreicht. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Strahlen von hoher Qualität sind. Eine Vielzahl von Anwendungen und die rasante Entwicklung der Laser lassen die Anwendung als neue, kompakte Beschleuniger realisierbar erscheinen.

    Diese Ionenstrahlen werden seit kurzer Zeit dazu benutzt eine kompakte, gepulste und sehr intensive Neutronenquelle zu entwickeln. Experimente hierzu laufen an der GSI in Darmstadt, am VULCAN Laser in Rutherford (UK) und am TRIDENT Laser in Los Alamos (US). Ziel der her ausgeschriebenen Masterarbeit ist die Entwicklung neuer Detektoren zur Vermessung des gepulsten Neutronenfeldes. Im Gegensatz zu herkömmlichen Quellen muss der Detektor auch den Röntgenblitz und die EMP Belastung des Laserexperimentes von dem Neutronensignal trennen können. Eine Entwicklung neuer Detektoren, die Untersuchung von Szintillatormaterial auf Eignung und Experimente an Laseranlagen sind Teil der Arbeit.

    Neugier, Freude am Experimentieren, Teamfähigkeit , keine Angst vor Theorie und handwerkliches Geschick wären von Vorteil. weiter

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Markus Roth, Marc Zimmer, M. Sc.

    Ausschreibung als PDF

  • 01.06.2017

    Development of a neutron radiography detector

    Masterarbeit

    Bearbeiter/in: Simone Aumüller

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Markus Roth, Marc Zimmer, M. Sc.