Diagnostikentwicklung

Diagnostikentwicklung

Die Untersuchung von Materie bei hoher Energiedichte, insbesondere das Gebiet der stark gekoppelten Plasmen, ist eine der Hauptaufgaben des Forschungsprogramms der Plasmaphysik Arbeitsgruppe an der GSI und den mit uns zusammenarbeitenden Instituten. Ein entscheidender Punkt ist die Untersuchung der Zustandsgleichung für Materie, die bei diesen Dichten und Temperaturen weitestgehend unbekannt ist.

Die Materie, die beim Einschlag hoch energetischer Schwerionen entsteht, ist schwer zu diagnostizieren. Aufgrund der Temperatur und Dichte der Materie sind die meisten Standardmethoden unbrauchbar. Einer der Hauptgründe für die Konstruktion des PHELIX Lasers war seine Benutzung als Diagnosemöglichkeit im Röntgenstrahlenbereich. Röntgenstrahlen, die mithilfe intensiver Laserstrahlen erzeugt werden (indem man den Laserstrahl auf ein high-Z Material schießt) bieten vielfältige Möglichkeiten, die Zustände innerhalb des mit Schwerionen beschossenen Targets zu erforschen.

Plasmainterferometrie zur Messung der Elektronendichte im Plasma
Plasmainterferometrie zur Messung der Elektronendichte im Plasma

Unsere Gruppe arbeitet eng mit dem Team des PHELIX Lasers zusammen, um diesen kontinuierlich zu verbessern und den experimentellen Anforderungen anzupassen. Außerdem betreiben wir den Hochenergielaser NHELIX an der GSI. Fast für alle neuen Experimente müssen neue Diagnostiken entworfen oder modifiziert werden, sodass viel Arbeit in diesem Bereich anfällt.

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Laufende Arbeiten diesem Bereich

  • 01.05.2018

    Entwicklung eines Röntgenspektrometers

    Masterarbeit

    Bearbeiter/in: Daniel Hartnagel B. Sc.

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

  • 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

  • 10.03.2016

    Messung von Materiezuständen in Siliziumcarbid in Schockexperimenten

    Masterarbeit

    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

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth

    Ausschreibung als PDF

  • 01.03.2016

    Entwicklung eines hochrepetierenden Glasverstärkers für den PHELIX Laser

    Promotion

    Bearbeiter/in: Marco Patrizio

    Betreuer/in: Prof. Dr. Markus Roth