Laser-Wakefield-Beschleunigung am JETI-Einfluss der ...

3. Aufbau
Abbildung 3.3.: Skizze des Aufbaus des Experiments: Der Laserstrahl wird von der Parabel in
dem Gasjet fokussiert. Die dort beschleunigten Elektronen können entweder auf
dem Lanex im Zielschirm, wo Richtung und Strahlprofil bestimmt werden, oder
im Spektrometer, wo die Elektronen durch ein Magnetfeld je nach Energie unterschiedlich
stark abgelenkt auf zwei Szintillationsschirme treffen, detektiert
werden.
Strahls beobachtet werden, im Elektronenspektrometer kann die Energieverteilung der
Elektronen auf zwei weiteren Szintillationsschirmen gemessen werden.
Die Gasdüse Die Überschall-Gasdüse besteht aus einem Zylinder mit einer konischen
Öffnung, die am unteren Ende einen Innendurchmesser von 1 mm, am oberen Ende einen
Durchmesser von 3 mm hat. Mit dieser Geometrie ist die Teilchengeschwindigkeit im Gasjet
größer als die Schallgeschwindigkeit und der Gasjet hat ca. 1 mm über der Düse ein
konstantes Teilchendichteprofil mit steil abfallenden Flanken. Im Experiment wird dadurch
eine relativ konstante Elektronendichte über den Düsenquerschnitt und somit die
gesamte Beschleunigungslänge erreicht, was für die Stabilität des Beschleunigungsprozesses
wichtig ist.
Die Düse ist auf ein Ventil mit einem Innendurchmesser von 0, 7 mm geschraubt, dessen
Öffnungszeitpunkt relativ zur Ankunft des Laserpulses und dessen Öffnungszeit extern
gesteuert werden können. Die Gasdichte des Heliums, das in den Messungen verwendet
wird, wird über den Hintergrunddruck, der über einen Druckminderer eingestellt werden
kann, variiert.
Optimieren des Fokus Um den Fokus zu betrachten, ist neben der Gasdüse ein Mikroskopobjektiv
angebracht, mit dem der Fokus über einen Spiegel auf eine CCD-Kamera
(Basler A102f 12 bit) außerhalb der Experimentierkammer abgebildet wird.
Für die Experimente ist wichtig, dass die Fokusposition festgehalten wird und gleichzeitig
die Richtung, aus der der Laserpuls in den Fokus gelangt, mit der Achse vom
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