Targetentwicklung

High End Targetentwicklung

Simulation – Galvanik – Laserschneiden – 2-Photonenpolymerisation – Ätzen – Spincoating

Mit der Zielsetzung, Energieverlustmessungen in Zukunft mit indirekt geheizten Hohlräumen anstatt von direkt geheizten Folien durchzuführen, entstand der Bedarf an entsprechenden Targets. Das letztliche Design der Targets stand anfangs nur in groben Zügen fest, die genauen Parameter müssen zunächst durch theoretische Rechnungen sowie Experimente gefunden werden. Daher wurde im IKP ein Targetlabor aufgebaut um den wechselnden Targetparametern schnell gerecht werden zu können.

Fertigungsmöglichkeiten

Ein Hohlraum, wie er für die Experimente benötigt wird, besteht im Wesentlichen aus einer dünnen Wand aus Gold (~ 10 µm), in die Öffnungen für den Lasereintritt sowie ein Diagnostikloch eingebracht sind. Ausgegangen wird immer von einer Positivform aus Messing, z.B. einer Messingkugel oder einem Messingzylinder. Die Abmessungen sind dabei im Bereich von einem Millimeter oder kleiner.

Bis daraus ein fertiges Target entsteht, sind folgende Bearbeitungsschritte notwendig:

  • Galvanik

Die Positivform wird vollständig mit einer 10 µm dicken Schicht Gold überzogen.

  • Lithographie

Die für das Experiment notwendigen Öffnungen in der Wand werden lithographisch eingebracht. Auf dem Rohling wird eine dünne Schicht UV-empfindlicher Fotolack abgeschieden, auf den unter dem Mikroskop die gewünschte Öffnung durch eine Belichtungsmaske abgebildet wird. Beim Entwickeln löst sich der Lack an den belichteten Stellen auf.

  • Ätzen

An den Stellen, wo das Gold nicht mehr durch den Fotolack abgedeckt ist, werden Löcher in die Wand geätzt. Im Anschluss lässt sich die noch vorhandene Positivform aus Messing durch die entstehenden Löcher herausätzen.

  • Zusammenbau

Manche Targets bestehen aus mehreren Teilen, die noch zusammengefügt werden müssen. Dazu sind unter dem Mikroskop viele Mikromanipulatoren aufgebaut, die die Handhabung von kleinen Objekten ermöglichen. Alle Targets benötigen eine Halterung, dies ist meist eine dünn zulaufende Nadel.

Targets

Die vorhandenen Fertigungsmöglichkeiten, insbesondere die Galvanik, wurden inzwischen auch von anderen Mitgliedern der Plasmaphysikgruppe genutzt, beispielsweise zur Herstellung strukturierter Goldfolien für die Laserionenbeschleunigung.

Ausblick

Die Fertigungstechniken werden ständig erweitert und verbessert, so sollen in naher Zukunft Kugelhohlräume hergestellt werden, in die eine konusförmige Struktur eingebracht ist. Die Struktur wird separat hergestellt und zum Schluss mit zwei Goldhalbkugeln zusammengefügt.

  • Kugelhohlraum
  • Kugelhohlraum 2
  • Kugelhohlraum
  • strukturierte Folie
  • strukturierte Folie 2
  • Zylinderhohlraum
  • Zylinderhohlraum 2
 

Offene Stellen in diesem Forschungsbereich

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Laufende Arbeiten im Targetlabor