Das gestreute Laserlicht ist die hauptsächliche Untergrundquelle bei den kollinearen Laserspektroskopiemessungen im KOALA Labor. Dieses entsteht an den Aperturen innerhalb der Vakuumanlage und kann durch genaue Justage der Laserstrahllage minimiert werden. Mit Hilfe zweier motorisierter Spiegel soll dies im Rahmen dieser Arbeit automatisiert werden. Hierfür müssen die Spiegel installiert, mit der Kontrolleinheit kommuniziert und eine entsprechende Optimierungssoftware entworfen werden.

Am Cryring können Ionen im Speicherring bei relativ niedrigen Energien laserspektroskopisch untersucht werden. Für die Analyse der aufgenommenen Spektren ist die verwendete Laserleistung kritischer Bestandteil. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein System aus Photodioden implementiert werden, das relative Schwankungen der Laserleistung registriert und ins Datenaufnahmesystem schreibt.

In der neuen Ladungsaustauschzelle an KOALA können Ionen im Flug Elektronen aus einem Natriumgas aufnehmen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll die Umladungseffizienz von hochgeladenen Ionen, die in der EBIS-Ionenquelle erzeugt werden können, untersucht werden. Dabei soll der Natriumdampfdruck über die Temperatur der Ladungsaustauschzelle optimiert werden, um gezielte Ladungszustände bevölkern zu können, z. B. einfach geladene Ionen aus einem Strahl von 2+ Ionen.

Messungen in der Calcium-Nickel-Region stellen einen Forschungsschwerpunkt der kollinearen Laserspektroskopie in den letzten Jahren dar. Die drei doppelt-magischen Kerne (^40,48Ca, ⁵⁶Ni) und die sich stark unterscheidenden Einflüsse des Neutronenschalenabschlusses bei N=20 und N=28 auf den Kernladungsradius bieten optimale Testbedingungen für Theorie und Experiment. Neutronenarmes Eisen ist ein Kandidat für künftige Messungen an der Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), da dort zusätzliche Kerndeformationen erwartet werden.

Ziel: Ziel dieser Arbeit ist es einen effizienten Spektroskopieübergang am einfach geladenen Eisenion zu untersuchen. Dies würde die Effizienz im Vergleich zu bisherigen Messungen am Eisenatom deutlich steigern. Mögliche Übergänge liegen im tief-UV bei 234,3 nm, 238,2 nm sowie bei 259,9 nm. Die stabilen Isotope ^54,56,57,58Fe können an der KOALA Anlage an der TU Darmstadt mit einer neuen Penning Ionenquelle erzeugt und spektroskopiert werden. Diese Messungen stellen die Grundlage und Referenz für spätere Messungen am FRIB dar.

Techniken: Penning Ionenquelle, Laserspektroskopie, Frequenzverdopplung, King-Fit Analyse

Ansprechpartner: Kristian König (S2|14 411, kkoenig@ikp.tu-…), Laura Renth (S2|14 506, lrenth@ikp.tu-…)

Mit der neuen Elektronenstrahl-Ionenquelle (EBIS) können an KOALA hochgeladene Ionen erzeugt werden. Hierbei liegt der Fokus auf heliumartigen, leichten Kernen (Li, Be, B, C, N) im metastabilen S=1 Zustand, da diese geeignete optische Übergänge besitzen und eine ausreichend lange Lebensdauer aufweisen. Genaues Vermessen der Ruheübergangsfrequenzen mittels kollinearer und antikollinearer Spektroskopie erlaubt aus dem Vergleich mit moderner Atomtheorie die absoluten Kernladungsradien zu bestimmen.

Ziel: In dieser Arbeit soll ein B³⁺ Strahl mit der EBIT erzeugt und spektroskopiert werden. Erfolgreiche Voruntersuchungen hierzu wurden schon an der GSI mit der HITRAP EBIT durchgeführt. An KOALA soll die Genauigkeit in den 1-MHz-Bereich erhöht werden.

Techniken: EBIS, Laserspektroskopie, Frequenzverdopplung und Frequenzmischung, Hyperfein-Mischung

Ansprechpartner: Phillip Imgram (S2|14 506, pimgram@ikp.tu-…), Patrick Müller (S2|14 409, pamueller@ikp.tu-…), Konstantin Mohr (GSI, email)

In Zusammenarbeit mit Sirah Lasertechnik GmbH soll ein Lasersystem bestehend aus einem Matisse und zwei Wavetrain entwickelt werden, das tief UV Licht bei 194 nm erzeugt. Solche tief UV Anwendungen finden sich noch nicht im Portfolio von Sirah. Der Einfluss auf die Optiken und den Verdopplungskristall soll im Labor der Laserfirma untersucht und mit den Technikern vor Ort an Lösungen gearbeitet werden. Ein Großteil der Masterarbeit wird bei Sirah Lasertechnik GmbH stattfinden (in Grevenbroich bei Düsseldorf). Die Unterbringung vor Ort wird übernommen.

In der HITRAP Penningfalle an der GSI konnte kürzlich das Kühlen hochgeladener Ionen mit Elektronen demonstriert werden, die in der gleichen Falle gespeichert wurden. Das Elektronenkühlen von Ionen aus der HITRAP-EBIT-Ionenquelle und der Ausstoß und Nachweis der gekühlten Ionen soll im Rahmen dieser Masterarbeit weiter untersucht sowie das kommende Experiment mit GSI Strahl im kommenden Jahr vorbereitet werden.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll der optische Nachweis an COALA mit einem Paar Helmholtzspulen erweitert werden, um am Ort der Laser-Ionen-Wechselwirkung ein homogenes Magnetfeld erzeugen zu können. Hierfür soll das Feld des Spulenpaars zuerst simuliert und dann gefertigt, installiert und vermessen werden. Letzteres kann zuerst mit einer Hall-Sonde durchgeführt werden. Anschließend kann die Zeeman Aufspaltung z.B. in Ba⁺ Ionen am COALA-Aufbau spektroskopiert werden. Weiterhin kann das Helmholtzspulenpaar auch genutzt werden, um das Erdmagnetfeld zu kompensieren.