Laufende Arbeiten

Laufende Arbeiten

Aktuell arbeiten unsere Studierenden an folgenden Themen:

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Bachelorarbeiten

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Masterarbeiten

  • 01.08.2018

    Untersuchung von Kathodenpräparationsverfahren für die polarisierte Quelle

    Investigations of Cathode preparation methods for spin polarized source

    Projekt: Photo-Catch, SPIN

    Beschreibung: Zum Betrieb der Quelle polarisierter Elektronen müssen die GaAs-Kathoden gereinigt und mit einer dünnen CsO-Schicht versehen werden. Man kann hierzu verschiedene Strategien anwenden. Ziel der Arbeit ist eine systematische Untersuchung des aktuellen Reinigungs- und Aktivierungsverfahrens und die Analyse der Auswirkungen auf Quanteneffizienz, Lebensdauer und eventuell Polarisationsgrad der Kathode.

    Techniken: LabVIEW, Datenauswertung, Vakuumtechnik, Lasersysteme

    Ansprechpartner: Maximilian Herbert, Yuliya Fritzsche weiter

    AG Enders

    Bearbeiter/in: Vincent Wende

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Joachim Enders, Maximilian Herbert, M.Sc.

    Tags: SPIN, Photo-CATCH

  • 01.05.2018

    Entwicklung eines Röntgenspektrometers

    AG Markus Roth

    Bearbeiter/in: Daniel Hartnagel B. Sc.

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Markus Roth, Steffen Sander, M. Sc.

    Tags: Laserionenbeschleunigung, Laser & Diagnostik

  • 15.06.2017

    Detektoren für Laser-Neutronenquelle

    In der Arbeitsgruppe Strahlen- und Kernphysik am Institut für Kernphysik ist eine Masterarbeit zur Erforschung lasererzeugter Neutronenstrahlen zu vergeben.

    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

    AG Markus Roth

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

    Ausschreibung als PDF

    Tags: Neutronenbeschleunigung, Laser & Diagnostik

  • 01.05.2017

    Design und Aufbau einer faserbasierten Verstärkerstufe für das PHELIX fs-Frontend

    AG Markus Roth

    Bearbeiter/in: Yannick Zobus B. Sc.

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth

    Tags: Laserentwicklung

  • 10.03.2016

    Messung von Materiezuständen in Siliziumcarbid in Schockexperimenten

    Ab sofort ist in unserer Gruppe eine exerpimentelle Arbeit an der GSI zu vergeben. Im Rahmen zweier geplanter Experimente im März und im August werden Siliziumcarbid-Proben (SiC) durch laserinduzierte Schockwellen komprimiert. Dafür wird das Laser-System nhelix der GSI verwendet. Im Experiment sollen der erreichte Druck und die erreichte Dichte im Inneren des SiC ermittelt werden. Als Diagnostik wird dafür das auf einem Laser basierende VISAR-System (Velocity interferometer system for any reflector) genutzt. Durch Interferometrie des an der Probe reflektierten Lichts, lässt sich die Laufzeit der Schockwelle im Material sowie die Teilchengeschwindigkeit auf der Rückseite der Probe messen. Mit diesen Parametern lässt sich der erreichte Materiezustand im Phasenraum charakterisieren.

    Das geschockte Material erreicht einen Zustand, der als ,,warme dichte Materie'' (WDM) be\-zeich\-net wird. Dabei handelt es sich um einen Übergangsbereich zwischen Festkörpern und dichten heißen Plasmen. Während die Dichte im Bereich der Festkörperdichte liegt, steigt die Temperatur auf einige tausend bis einige hunderttausend Kelvin. Der vorliegende Druck im Material liegt zwischen $10^5$ und $10^{11}$ Pascal. Solche extremen Materiezustände treten z.\,B. im Inneren von großen Planeten oder weißen Zwergen auf. Auch ist dieser Zustand relevant für die erfolgreiche Durchführung der Trägheitsfusion.

    Interessierte Studierende sollten keine Scheu vor experimenteller Arbeit haben und auch nicht vor etwas Theorie zurückschrecken. Vorhandene Erfahrungen mit Lasern sind von Vorteil.

    Aufgaben im Rahmen dieser Arbeit:

    • Arbeiten mit dem VISAR-System und dem nhelix-Laser
    • Aufbau, Justage und Durchführung der Experimente in einem mehrköpfigen Team
    • Betreuung und Optimierung des VISAR-Systems vor und während der Experimente
    • Auswertung der aufgenommenen Daten und Vergleich mit Simulationen
    • Ableitung von möglichen Verbesserungen für Folgeexperimente
    weiter

    AG Markus Roth

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth

    Ausschreibung als PDF

    Tags: Laser & Diagnostik, WDM

Promotionen

  • 01.01.2018

    Laser driven particle acceleration from cryogenic low Z jet-targets

    Seit der Entdeckung von Laserionenbeschleunigung vor etwa 20 Jahren, sind in diesem Feld viele verschiedene Beschleunigungsmechanismen entdeckt worden. Der heutzutage am besten charakterisierte und robusteste Mechanismus is die Target Normal Sheath Acceleration (TNSA). Bis jetzt bleiben die Eigenschaften dieser Ionenstrahlen weit unter den gewünschten Parametern, die für mögliche Anwendungen benötigt werden. Zu diesen Eigenschaften gehören mittlere kinetische Energie der Ionen und Ionenenergiebandbreite, Laserkonversionseffizienz und Ionenstrahlbrillianz. Mit Hilfe von Particle-in-cell (PIC) Simulation war es möglich vielversprechenede Bedingungen für Ionenbeschleunigung zu identifizieren. Mit höheren Laserintensitäten und verbesserten Targetdesigns ist es möglich Ionen durch Enhanced Sheath Field Acceleration (ESF) Acceleration, Radiation Pressure Acceleration (RPA) , Breakout Afterburner Acceleration (BOA) oder Collisionless Shockwave Acceleration (CSWA) zu beschleunigen. Kryogene Jettargets aus Isotopen mit geringer Massenzahl, mit veränderbarer Dicke und mit einer Dichte nah an der kritischen Dichte, sind ideale Targets um diese ubnterschiedlichen Beschleunigungsmechanismen und -bedingungen systematisch zu untersuchen. weiter

    AG Markus Roth

    Bearbeiter/in: Franziska Treffert M.Sc.

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth

    Tags: Laserionenbeschleunigung, Targetbau

  • 01.05.2017

    Mikrostrukturierung von Silizium und der Einfluss auf die elektro-optischen Eigenschaften

    Schwerpunkt der Arbeit ist die Verbesserung der Konversionseffizienz von Strahlungsenergie an Siliziumoberflächen durch die Oberflächenmodifizierung mithilfe ultrakurzer Laserpulse. Mit dieser Bearbeitungsmethode wird sowohl die Oberflächenstruktur als auch die Bandstruktur der oberen Siliziumschicht in Abhängigkeit der verwendeten Prozessparameter verändert. Diese Modifizierung sorgt für eine erhöhte Absorption von nahezu 100% und könnte somit den Energieübertrag in der Laserteilchenbeschleunigung erhöhen. Im Zuge der Arbeit sollen die Prozessparameter optimiert und ihr Einfluss auf Hochenergielaser-Materie-Wechselwirkung untersucht werden. weiter

    AG Markus Roth

    Bearbeiter/in: Tina Ebert

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Markus Roth, Dr. Gabriel Schaumann

    Tags: Laserionenbeschleunigung

  • 04.04.2016

    Zeitaufgelöste Untersuchungen der Emission polarisierter Elektronen aus GaAs-Photokathoden

    Time-resolved investigations on the emission of polarized electrons from GaAs photocathodes

    Halbleiter-Photokathoden werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. In der Beschleuniger-, Kern- und Teilchenphysik besteht ein besonderes Interesse an GaAs, da es zur Erzeugung polarisierter Elektronenstrahlen mit hohem Strahlstrom unter anderem an ERLs eingesetzt werden kann. Dabei ist die Optimierung des Emissionsprozesses von großer Bedeutung. Bei GaAs muss die Oberfläche mit einer dünnen Beschichtung versehen werden, um eine efffiziente Elektronenemission zu gewährleisten. Der Ablauf dieses sogenannten Aktivierungsprozesses sowie die dabei verwendeten chemischen Elemente sind Gegenstand von Studien am Teststand Photo-CATCH, die im Rahmen dieses Projekts durchgeführt werden. Die experimentelle Analyse beinhaltet systematische, zeitaufgelöste Untersuchungen des Emissionsprozesses in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern wie Quanteneffizienz, Kathodenlebensdauer, Laser-Pulslänge und -Intensität oder Bunchladung. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Maximilian Herbert

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Joachim Enders, Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla

    Tags: Elektronenquellen und Photokathoden (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Designstudie von β-gradierten SRF-Kavitäten für den Injektor des S-DALINAC

    Design study of β-graded SRF cavities for the S-DALINAC injector

    Das aktuelle Setup der Einfangstruktur des Injektors am S-DALINAC ist einer der Hauptgründe für die Verbreiterung der longitudinalen Energieverteilung des Strahls. Die vorhandene 5-zellige supraleitende Hochfrequenz-Kavität (SRF cavity) mit β = 1 muss deshalb ersetzt werden. Dafür wird im Rahmen dieses Projekts ein 6-zelliges Design einer SRF-Struktur mit reduziertem β entwickelt, welches die Beschleunigung eines niederenergetischen Elektronenstrahls von 200 keV auf 1,5 MeV mit minimierter longitudinaler Energieverteilung durch moderate elektrische Felder auf der zentralen Achse der Kavität ermöglicht. Die entworfene Kavität kann mit der vorhandenen Infrastruktur am S-DALINAC, i.e. dem existierenden Kryostatmodul und dem aktuellen HF-Regelsystem, betrieben werden. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Dmitry Bazyl

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Herbert De Gersem, Prof. Dr. Joachim Enders

    Tags: Injektor Linacs (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Strahldynamik und -diagnose am Energie-rückgewinnenden S-DALINAC

    Beam Diagnostics at the Energy-Recovering S-DALINAC

    Dieses Projekt verbindet Untersuchungen der Strahldynamik des S-DALINAC mit neuer Strahldiagnose, die zur Verifizierung von Simulationen benötigt wird. Die Studien zur Strahldynamik beinhalten Simulationen der Strahlführung, welche zur Bestimmung geeigneter Voreinstellungen des Beschleunigers genutzt werden. Weiterhin wird das Phänomen des transversalen Beam Breakup untersucht, um die Abhängigkeit des maximal möglichen Strahlstroms von Strahlenergie und Operationsmodus nachzuvollziehen. Durch den Einbau von mehreren OTR-basierten Strahlemittanz-Messstationen wird die vorhandene Strahldiagnose erweitert, was unter anderem geeignete Startbedingungen für Strahldynamik-Simulationen sowie eine korrekte Beschreibung der Strahlführung gewährleistet. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Jonas Pforr

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla, JProf. Dr. Florian Hug

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE), Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Entwicklung einer ERL-Strahldiagnose und Untersuchungen zur Stabilität des ERL-Betriebs am S-DALINAC (Match)

    Development of an ERL beam diagnosis and studies on the stability of ERL operation at the S-DALINAC (match)

    Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines 6 GHz HF-Strahlpositionsmonitors für den mehrfach rezirkulierten ERL-Betrieb. Dieser Monitor soll die gleichzeitige Positionsmessung sowohl des beschleunigten als auch desabgebremsten Strahls ermöglichen. Des weiteren werden durch Simulationen der transversalen und longitudinalen Strahldynamik Studien bezüglich der Stabilität und Toleranzen der Magnetfelder und des HF-Kontrollsystems durchgeführt. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Manuel Dutine

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla, Prof. Dr. Joachim Enders

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE), Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Weiterentwicklung des digitalen LLRF-Systemsam S-DALINAC für stabilen ERL-Betrieb

    Enhancing the S-DALINAC digital LLRF control system for stable ERL operation

    Das aktuell im Einsatz befindliche digitale LLRF-System des S-DALINAC ist seit 2012 in Betrieb. Durch ein Upgrade des zweifach rezirkulierenden auf ein dreifach rezirkulierenden Beschleuniger in 2016 kann der S-DALINAC als Energy Recovery LINAC (ERL) betrieben werden. Das entwickelte LLRF-System wurde nicht in erster Linie für einen ERL ausgelegt. Das Ziel dieses Projektes beinhaltet zum einen die Untersuchung des Verhaltens der Stabilität des aktuellen LLRF-Systems während des ERL Betriebs sowie Implementierungen möglicher Verbesserungen. Zum anderen steht die Optimierung der Strahlstabilität durch weitere Feedback-Schleifen im Vordergrund. Für die Untersuchung der Elektronenstrahlstabilität werden neben Messungen auch Strahldynamik-Simulationen bezüglich der Auswirkung von HF-Regelfehlern auf den Strahl getätigt. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Manuel Steinhorst

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla, Prof. Dr. Harald Klingbeil

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Digitale Open-Loop & Closed-Loop HF-Steuerung für supraleitende Kavitäten in ERLs

    Digital open-loop & closed-loop RF control for superconducting cavities in ERLs

    Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines generischen HF-Kontrollsystems, welches sowohl im „üblichen“ mehrfach rezirkulierenden Betrieb als auch im Energie-Rückgewinnungs-Modus eingesetzt werden kann. Zur Forschung und Entwicklung eines neu konzipierten HF-Systems mit niedriger Leistung ist zu Beginn die Sammlung von Anforderungen, Modellierung und Verständnis des Systemverhaltens und Prozeduren zur Systemidentifikation notwendig, bevor eine geeignete Kontrollsystem-Struktur gewählt werden kann. Darauf aufbauend beginnt das Design des Kontrollsystems, wobei moderne Signalverarbeitungsmethoden und weitere Optimierung mit höherentwickelten Controllern zum Einsatz kommen. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Sebastian Orth

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Harald Klingbeil, Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Niderenergie-Strahlführung von MESA (Match)

    Low-energy beam transport system for MESA (match)

    Ein wichtiger Teil des neuen Beschleunigers MESA (Mainz Energy-recovering Superconducting Accelerator) ist das Niederenergie-Strahltransportsystem, das die 100 keV Quelle mit dem Injektor verbindet. Das aktuelle Setup beinhaltet das Chopper- und das Bunchersystem. Diese Systeme sind sehr wichtig um die Bunche longitudinal zu fokussieren. Insbesondere bei höheren Bunchladungen müssen hier auf die Raumladungseffekte berücksichtigt werden. Mit dem Choppersystem ist es auch möglich die longitudinale Dimension des Strahls zu messen. Zusätzlich dazu wird nach dem Bunchersystem mit Smith-Purcell-Strahlung die longitudinale Ausdehnung bestimmt. Das endgültige Layout wird nach Vergleich von Messungen und Simulationen dieser Strahlführung festgelegt. Dabei liegt der Fokus auf den Hochstromtransport, der für den ERL Betrieb notwendig ist, aber auch der Transport von kleinen Strömen mit spinpolarisierten Elektronen darf nicht vernachlässigt werden. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Dipl.-Phys. Christoph Matejcek

    Betreuer/in: Dr. Robert Heine

    Tags: Injektor Linacs (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Design, Installation und Inbetriebnahme einer neuen Ausleseelektronik für HADES ECAL und Diamant-Detektoren für TO-Rekonstruktion und Strahldiagnose

    Design, Installation and Commissioning of a new read-out electronics for HADES ECAL and diamond detectors for TO-reconstruction and beam diagnostics

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Adrian Rost

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Tetyana Galatyuk, JProf. Dr. Florian Hug

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Installation und Inbetriebnahme der verbesserten Einfangssektion des S-DALINAC Injektors

    Installation and comissioning of the improved capture section for the S-DALINAC injector

    Um die Installation der neuen supraleitenden Einfangsstruktur, welche im Rahmen des Projekts von D. Bazyl entwickelt wird, durchzuführen, muss das erste Modul des supraleitenden Injektors des S-DALINAC modifiziert werden. Um das Modul für den Umbau vorzubereiten, müssen der Tuner-Rahmen und andere umliegende Teile an die neue Geometrie der Einfangsstruktur angepasst werden. Des weiteren ist ein Diagnose-Aufbau am Ende der normalleitenden Sektion des Injektors geplant, um die Strahlparameter der thermionischen Quelle detailliert untersuchen zu können. Die Eigenschaften des gebunchten Elektronenstrahls sind für die erfolgreiche Inbetriebnahme der neuen Einfagsstruktur von großer Bedeutung. Dieses Projekt beinhaltet die Vorbereitung, Installation und Inbetriebnahme der weiterentwickelten Injektor-Sektion und von der dazugehörigen Strahldiagnose mit dem Ziel, die Strahlqualität am S-DALINAC zu optimieren.

    Aktuell wird eine Einfangsstruktur mit β = 0,86 bei Research Instruments (RI) im Bau, welche aus Landesmitteln finanziert wird. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Simon Weih

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Joachim Enders, Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla

    Tags: Injektor Linacs (AccelencE), LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Wakefield-Simulationen mit extrem kurzen Elektronenbunchen für zukünftige FELs (Match)

    Wakefield simulations with extremely short electron bunches for future free electron lasers (match)

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Dr. David Bizzozero

    Betreuer/in: Prof. Dr.-Ing. Thomas Weiland

    Tags: Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Aufbau und Test einer Kühleinrichtung für GaAs-Photokathoden (Match)

    Construction and test of a cooling setup for GaAs photocathodes (match)

    Für Hochstrom-Anwendungen von spinpolarisierten Elektronenstrahlen, die aus GaAs-Photokathoden emittiert werden, ist eine Erhöhung der Ladungslebensdauer der Kathode notwendig, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Durch die Verwendung eines kryogenen Teilvolumens wird eine Verbesserung der Vakuumbedingungen an der emfpindlichen Kathodenoberfläche erwartet. Des weiteren erlaubt die Kühlung der Kathode das Deponieren einer höheren Laserleistung, wodurch ein höherer Strahlstrom erreicht werden kann. Um die Lebensdauer noch weiter zu erhöhen, wird zur Reduktion des Ionen-Rückbombardments eine elektrostatische Ablenkung des Elektronenstrahls eingesetzt. Eine solche Elektronenquelle wird zur Zeit am Teststand Photo-CATCH in Darmstadt entwickelt. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Tobias Eggert

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Joachim Enders, Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla

    Tags: Elektronenquellen und Photokathoden (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Modellierung und Simulation von auf Photoemission basierenden Elektronenquellen

    Modeling and simulation of photoemission based electron sources

    Moderne Elektronenquellen, wie z.B. der PITZ Photoinjektor, der am European XFEL bei DESY verwendet wird, erreichen Bunchladungen von bis zu einem Nanocoulomb. Simulationsstudien des PITZ Photoinjektors zeigten signifikante Abweichungen von den experimentellen Ergebnissen. Das weist darauf hin, dass die gewöhnlich verwendeten Simulationscodes die Physik der Stahlerzeugung nicht vollständig abdecken können. Insbesondere in Bereichen niedriger Strahlenergie dominiert der Einfluss von Raumladungseffekten die Dynamik des Elektronenbunches.

    In diesem Projekt entwickeln wir einen relativistischen, dreidimensionalen Simulationscode, der die Raumladungswechselwirkung basieren auf der Fast Multipole Methode (FMM) berechnet. Die FMM ist flexibler bezüglich der Wahl der Wechselwirkungsmodelle und berechnet die Nahfeldwechselwirkungen zwischen Partikeln mit maximaler Genauigkeit. Aus diesem Grund eignet sich die FMM besonders zur Simulation von Raumladungseffekten in hochbrillanten Elektronenquellen wie dem PITZ Photoinjektor. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Steffen Schmid

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Herbert De Gersem, Prof. Dr. Kurt Aulenbacher

    Tags: Elektronenquellen und Photokathoden (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Emission mit hoher Brillanz durch Anregung von GaAs nahe der Bandlücke (Match)

    High birghtness emission by near band-gap excitation of GaAs (match)

    Die Small Thermalized Electron source At Mainz (STEAM) ist eine Photoemissionsquelle, die für eine Betriebsspannung von 200kV konzipiert ist, und GaAs Photokathoden mit negativer Elektronenaffinität, angeregt mit Laserwellenlängen nahe der Bandkantenenergie, verwendet.

    Bei 100kV ist der Feldgradient an der Photokathodenoberfläche etwa zweieinhalb Mal größer im Vergleich zur Mainzer Microtron (MAMI) Quelle, was es erlaubt hohe Bunchladungen zu extrahieren und damit die Brillanz zu erhöhen.

    Es wurden Ströme von bis zu 10mA erreicht, die bei hohen Quanteneffizienzen (QE) durch das Hochspannungsnetzteil limitiert waren. Mit abnehmenden QEs – u.a. aufgrund von Ionen-Rückbombardements, Gasdesorption in der Diagnosestrahlführung – konnte der Oberflächenladungseffekt für Laserpulslängen im Submillisekundenbereich untersucht werden.

    Die STEAM hat ein gegenüber der MAMI Quelle verbessertes Vakuumsystem, die sie den niedrigen Ultrahochvakuumbereich erreichen lässt und damit mehrere tausend Stunden Vakuumlebensdauer zur Verfügung stellt. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Simon Friederich

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, JProf. Dr. Florian Hug

    Tags: Elektronenquellen und Photokathoden (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Strahlstabilität und Stabilisierungsaspekte am MESA (Match)

    Beam stability and stabilization aspects of MESA (match)

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Pascal Klag

    Betreuer/in: Prof. Dr. Frank Maas

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE), Strahl-Target-Interaktion (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Das polarisierte interne "Hydro-Møller"-Target am MESA (Match)

    The polarized internal „Hydro-Møller“ target at MESA (match)

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Dr. Valerie Tioukine

    Betreuer/in: Prof. Dr. Kurt Aulenbacher

    Tags: Strahl-Target-Interaktion (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Charakterisierung von Oberflächen neuer Materialien für Beschleuniger-Kavitäten (Match)

    Surface characterization of novel materials for accelerator cavities (match)

    Niob ist das Standard-Material für supraleitende RF-Kavitäten (SRF-Kavitäten). Supraleitende materialien mit höherer kritischer Temperatur oder höherem kritischem Magnetfeld ermöglichen das Betreiben von Kavitäten bei höheren Betriebstemperaturen beziehungsweise höheren Beschleunigungsfeldern. Ein Ansatz auf der Suche nach neuen Materialien mit besseren Eigenschaften ist die Modifizierung von Bulk-Niob mittels Stickstoff-Dotierung. Im Nb-N Phasendiagramm besitzt die kubische δ-Phase die höchste kritische Temperatur (16 K). Bereits eine geringfügige Stickstoff-Dotierung der α-Nb-Phase führt zu höheren Güten.

    Nb-Proben werden am überarbeiteten UHV-Ofen des IKP Darmstadt mit Stickstoff dotiert und in der Abteilung für Materialwissenschaften bei der Gruppe für Dünne Schichten untersucht, um die beste Prozedur zur Behandlung von Kavitäten auszuwählen. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Dr. Marton Major

    Betreuer/in: Prof. Dr. Lambert Alff

    Tags: Injektor Linacs (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Entwicklung von Elektronik zur Detektorauslese für das P2-Experiments am MESA

    Development of detector read-out electronics for the P2 experiment at MESA

    Am Institut für Kernphysik in Mainz ist in den nächsten Jahren der Aufbau des Beschleunigers MESA geplant. Das an dieser Maschine vorgesehene P2-Experiment soll die Paritätsverletzungs-Asymmetrie der elastischen Elektron-Proton-Streuung mit bisher unerreichter Genauigkeit messen. Dazu müssen viele technische Herausforderungen bewältigt werden. Um Asymmetrien mit einer Größenordnung von 10⁻⁹ messen zu können, muss der Pfad des Eingangssignals gut durchdacht sein. Die Helizität des polarisisierten Elektronenstrahls wird mit einer Frequenz von 2 kHz umgekehrt werden, sodass die Bandbreite des Signalpfades und die Abtastgeschwindigkeit des ADCs entsprechend angepasst werden müssen. Ihm Rahmen dieses Projekts wird zusammen mit Partnern von der University of Manitoba eine gemeinsame Auslese-Elektronik für das P2-Experiment sowie für Møller-Experimente am Jefferson Lab entwickelt. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Rahima Krini

    Betreuer/in: Prof. Dr. Frank Maas

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Strahlpositionsstabilisierung für das P2-Experiment am MESA (Match)

    Beam position stabilization for the P2 experiment at MESA (match)

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Dipl.-Phys. Ruth Kempf

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Kurt Aulenbacher, Dr. Marco Dehn

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Laserentwicklung für die nukleare Photonik (Match)

    Laser development for nuclear photonics (match)

    Ziel dieses Projekts ist die Etablierung von Laser-Comptonrückstreuung am S-DALINAC zur Produktion von brillianten, monochromatischen Hochenergie-Photonenstrahlen für Anwendungen in der nuklearen Photonik für photonukleare Reaktionen und als Strahldiagnose. Es ist geplant, diesen Aufbau in Kombination mit dem bereits existierenden ERL-Modus des S-DALINAC als Gamma-Quelle der 4. Generation zu nutzen. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Maximilian Meier

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Joachim Enders, Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla

    Tags: Strahl-Target-Interaktion (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Inbetriebnahme des mehrfach rezirkulierenden ERL-Modus am S-DALINAC und Untersuchungen zu hoher Energieauflösung und hohem Strahlstrom im ERL-Betrieb (Match)

    Initial operation of the multi-turn ERL-Mode at the S-DALINAC and investigations on high energy resolution and high beam current during ERL operation (match)

    Der supraleitende, rezirkulierende Elektronenbeschleuniger S-DALINAC an der TU Darmstadt kann als Energy Recovery Linac (ERL) betrieben werden. Um ihn in einem zweifach rezirkulierenden ERL-Modus betreiben zu können, werden umfangreiche 6D-Strahldynamiksimulationen durchgeführt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Optimierung des longitudinalen Phasenraums und der Bereitstellung einer geringen Energieunschärfe an einem beabsichtigten Wechselwirkungspunkt. Um diese Energieunschärfe während des Betriebs messen zu können, wird ein auf Dispersion basierendes Strahldiagnoseelement gebaut. Zusätzlich werden Untersuchungen durchgeführt, um einen hohen Strahlstrom im ERL-Modus zu erreichen. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Felix Schließmann

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla, Prof. Dr. Joachim Enders

    Tags: Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Entwicklung eines auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierten Kontrollsystems am S-DALINAC

    Development of a control system based on artifical intelligence methods at the S-DALINAC

    Für das EPICS-basierte Kontrollsystem des supraleitenden Elektronenlinearbeschleunigers S-DALINAC werden derzeit KI-basierte Erweiterungen entwickelt. Ein Teilbereich dieser geplanten Erweiterungen ist die Unterstützung der Strahljustierung und Kontrolle mit künstlichen neuronalen Netzten, welche verstärkendes Lernen nutzen. Ein Teilchenbeschleuniger hat eine sehr große Anzahl an Parametern mit oftmals versteckten Verknüpfungen zwischen diesen. Künstliche neuronale Netze sind somit ein geeignetes Mittel, um das Verhalten des Strahls vorherzusagen. Unterschiedliche Netzstrukturen und Trainingsmethoden für das verstärkende Lernen werden derzeit anhand von Simulationen getestet. Eine weitere Aufgabe für die Kontrollsystemerweiterung ist die Entwicklung eines intelligenten Überwachungswerkzeugs, um mögliche Fehlfunktionen des Heliumverflüssigers mit Hilfe von lernenden Algorithmen vorherzusagen und zu verhindern. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Jan Hauke Hanten

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla, Prof. Dr. Joachim Enders

    Tags: LLRF-Kontrollsysteme und Srahldiagnose (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Strategien zur Vermeidung von transversalem Strahlzerfall in rezirkulierenden Elektronenbeschleunigern (Match)

    Strategies for avoiding transverse beam break-up in recirculating electron accelerators (match)

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Ruben Grewe

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla, Prof. Dr. Joachim Enders

    Tags: Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Verbesserung der Energieauflösung des QCLAM-Spektrometers am S-DALINAC

    Improving the energy resolution of the QCLAM spectrometer at S-DALINAC

    Im erfolgten Upgrade des Superconducting-DArmstadt-LINear-ACcelerator (S-DALINAC) wurde dieser mit einer dritten Rezirkulationsstrahlführung ausgestattet. Im Zuge dieser Umbauarbeiten wurde ebenfalls ein Strahlscraper in der Strahlführung installiert. Hierdurch hat sich die Energieauflösung verbessert. In dieser Konfiguration ist das QCLAM-Magnet-Spektrometer das limitierende Element in der Energieauflösung bei zukünftigen Koinzidenzexperimenten mit großer Akzeptanz. Aus diesem Grund wird das Detektorsystem des Spektrometers überarbeitet.

    Durch Umstellung des Gasgemisches, welches für die Vieldraht-Driftkammern (MWDCs) des Detektorsystem genutzt wird, erreicht man eine geringere Diffusion der Elektronenlawine innerhalb des Gases und somit eine bessere Zeitauflösung der Driftzeiten. Nach ausführlichen Tests der momentan genutzten MWDCs hat sich gezeigt, dass Nachbesserungsbedarf in mehreren Punkten besteht. Dies kann nicht ohne weiteres durch Reparaturen oder einfache Änderungen des Aufbaus geschehen. Ein neues Design der MWDCs ist nötig und wird in diesem Projekt entwickelt. Hierdurch soll eine bessere Handhabbarkeit der Driftkammern im alltäglichen Umgang geschaffen werden und die Gasreinheit verbessert werden. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Antonio D'Alessio

    Betreuer/innen: Dr. Volker Werner, Prof. Dr. Dr. h.c. Norbert Pietralla

    Tags: Strahl-Target-Interaktion (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Entwicklung des MAGIX-Targetsystems

    Development of the MAGIX Target System

    AccelencE

    Bearbeiter/in: Dipl.-Phys. Stephan Aulenbacher

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Achim Denig, Dr. Harald Merkel

    Tags: Strahl-Target-Interaktion (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Untersuchung von Raumladungseffekten und Microbunching-Instabilität am MESA

    Study of Space Charge Effects and Microbunching Instability in MESA

    Untersuchungen von Raumladungseffekten und Microbunching-Instabilitäten (MBI) sind wichtig für mehrfach rezirkulierende Niederenergie-Beschleuniger wie MESA, die Elektronenbunche mit hohem Strahlstrom und hoher Brillanz besitzen. Bei solchen Bunchen kann sich beim Durchlaufen von Ablenkmagneten, wie z.B. in den Bögen der Rezirkulationen eines ERLs, der Strahlphasenraum verschlechtern, da durch Raumladungseffekte die transversale Dynamik in dispersiven Regionen entlang der Strahlführung beeinflusst wird, wodurch die Emittanz für falsch angepasste Strahlen vergrößert wird. Longitudinale Raumladungseffekte können in Kombination mit Dispersion eine Verstärkung des anfänglichen Shottky-Rauschens entlang der Strahlführung verursachen, was auch als MBI bekannt ist. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Aamna Khan

    Betreuer/innen: Prof. Dr. Oliver Boine-Frankenheim, Prof. Dr. Kurt Aulenbacher

    Tags: Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Strahldynamik und Kollimation hinter MAGIX am MESA

    Beam dynamics and collimation following MAGIX at MESA

    Das MESA Internal Gas Target Experiment (MAGIX) ist das zur Zeit in Entwicklung befindliche interne Target an MESA.

    Bei Energien von bis zu 105 MeV und 1 mA c.w. Strahlstrom im Energy Recovery Modus ermöglicht es Präzisionsmessungen auf der Suche nach dunklen Photonen, zur Untersuchung des Proton-Formfaktors und des astrophysikalischen S-Faktors.

    Durch Aufstreuung des Elektronenstrahls am Target entsteht ein Strahlhalo und Strahlverluste treten in den nachfolgenden Beschleunigersektionen auf.

    Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung von Auswirkungen der Strahl-Target-Interaktion auf den Strahl und das Verhalten des Halo während des Transportes zum folgenden Linac-Modul.

    Darüber hinaus werden Aspekte der Maschinensicherheit durch Strahlverluste und darauffolgend entstehende ionisierende Strahlung mit einbezogen. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Ben Ledroit

    Betreuer/in: Prof. Dr. Kurt Aulenbacher

    Tags: Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Strahldynamisches Verhalten der MESA SRF-Strukturen im rezirkulierenden Modus

    Beam dynamical behaviour of the MESA SRF-Structures under recirculating operation

    Eine potentielle Begrenzung des maximalen Strahlstroms für MESA stellt der transverale Strahlzerfall (BBU) dar, welcher durch Dipolmoden höherer Ordnung (HOMs) verursacht wird. Diese Moden können von Bunchen angeregt werden, welche die Kavitäten versetzt zur idealen Strahlachse passieren. Nachfolgende Bunche werden dann durch die HOMs abgelenkt, was zu einem noch größeren Versatz zur Idealachse führt. Diese Rückkopplung kann im schlimmsten Fall zum Strahlverlust führen. Dieses Projekt befasst sich mit Simulations-Studien der BBU-Grenzwerte für MESA und mit HOM-Messungen in den ultrakalten (2K) Kryomodulen. weiter

    AccelencE

    Bearbeiter/in: M.Sc. Christian Stoll

    Betreuer/innen: Dr. Robert Heine, JProf. Dr. Florian Hug

    Tags: Strahldynamik (AccelencE)

  • 01.04.2016

    Verbesserung des Pikosekundenkontrasts am PHELIX-Laser

    Zur Verbesserung des ps-Kontrasts von Hochleistungslasern wird der Einfluss von Streuzentren und Fehlern auf Optikenoberflächen auf den zeitlichen Verlauf des Laserpulses untersucht. weiter

    AG Markus Roth

    Bearbeiter/in: Victor Schanz M. Sc.

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth

    Tags: Laserentwicklung

  • 01.03.2016

    Entwicklung eines hochrepetierenden Glasverstärkers für den PHELIX Laser

    AG Markus Roth

    Bearbeiter/in: Marco Patrizio

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth

    Tags: Laser & Diagnostik