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

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4.2. Variation der Ladungsträgerdichte bei unterschiedlicher Pulsenergie desLasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.3. Variation der Pulsdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495. Zusammenfassung 54Anhang 57A. Berechnung des Kippwinkels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57B. Verkippen des zweiten Gitters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
1. EinleitungRelativistische Elektronenpakete finden Anwendung in vielen Bereichen der Grundlagenforschung.Mit Energien von einigen GeV werden sie genutzt, um in Undulatoren oderFreie-Elektronen-Lasern kurzwellige Strahlung zu erzeugen, im Energiebereich von einigen10 GeV finden sie in Experimenten der Elementarteilchenphysik Anwendung. Durchdie Limitierung des Beschleunigungsgradienten in konventionellen Beschleunigern aufwenige 10 MV/m sind lange Beschleunigungsstrecken nötig, um Elektronenenergien indiesen Bereichen zu erreichen.Der von Tajima und Dawson erstmals vorgeschlagene Laser-Wakefield-Beschleuniger 1bietet eine Alternative zu konventionellen Beschleunigern. Durch hochintensive Laserpulseaus Lasersystemen, die auf dem Prinzip der Chirped Pulse Amplification 2 beruhen,wird dabei eine Plasmawelle angeregt. Bricht diese Welle, werden Elektronen in deren Felderinjiziert und darin beschleunigt. Beschleunigungsgradienten von einigen 100 GV/m,die im Plasma erreicht werden, ermöglichen kurze Beschleunigungsstrecken von wenigenZentimetern und dadurch den Bau von kompakten Beschleunigern. Die Elektronenpaketehaben bedingt durch den Beschleunigungsprozess eine Länge von wenigen µm, waszeitlich einigen Femtosekunden entspricht. 3 Nutzt man diese Elektronen, um zum Beispielin Freie-Elektronen-Lasern Sekundärstrahlung zu erzeugen, erreicht auch diese einevergleichbare Pulsdauer 4 und eignet sich daher sehr gut für Experimente, die eine Zeitauflösungin diesem Bereich erfordern.Im Jahr 2004 gelang es, quasimonoenergetische Elektronenpakete mit Energien im Bereichvon 100 MeV in einem Laser-Wakefield-Beschleuniger zu erzeugen. 5–7 Mit gezielterVerlängerung der Beschleunigungsstrecke wurden inzwischen Energien von 1 GeV erreicht.8 Die Energie- und Richtungsstabilität der Laser-Wakefield-Beschleuniger ist aberzur Zeit nicht vergleichbar mit der konventioneller Beschleuniger. Um deren Qualität indiesen Punkten zu verbessern und damit den hohen Anforderungen in den Anwendungenzu entsprechen, ist ein detailliertes Verständnis des Beschleunigungsprozesses und dieOptimierung der entsprechenden Parameter im Experiment nötig.Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss der Eigenschaften des Laserpulses aufden Beschleunigungsprozess. Über eine Veränderung der Justage des Lasersystems wird1
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Seite 3: Inhaltsverzeichnis1. Einleitung 12.
Seite 7 und 8: 2. GrundlagenIn den Messungen im Ra
Seite 9 und 10: 2. GrundlagenAbbildung 2.1.: Skizze
Seite 11 und 12: 2. Grundlagen(a) Verkippung der Pha
Seite 14 und 15: 2. GrundlagenEigenschaften näher e
Seite 16 und 17: 2. Grundlagenkleiner als die Vakuum
Seite 18 und 19: 2. GrundlagenRelativistische Bewegu
Seite 20 und 21: 2. GrundlagenFür den Brechungsinde
Seite 22 und 23: 2. Grundlagen2.4a). Sie bewegen sic
Seite 24 und 25: 2. GrundlagenAbbildung 2.5.: Skizzi
Seite 26 und 27: 2. GrundlagenAbbildung 2.6.: Die Ab
Seite 28 und 29: 3. AufbauAlle Experimente im Rahmen
Seite 30 und 31: 3. AufbauAbbildung 3.2.: Schematisc
Seite 32 und 33: 3. AufbauMittelpunkt der Parabel zu
Seite 34 und 35: 4. ExperimenteDer experimentelle Te
Seite 36 und 37: 4. Experimente(a) (b) (c)(d) (e) (f
Seite 38 und 39: 4. ExperimenteZum anderen hat die P
Seite 40 und 41: 4. ExperimenteAbweichung y / mrad A
Seite 42 und 43: 4. Experimente20Position x / mrad10
Seite 44 und 45: 4. Experimente(a) mit vertikal verk
Seite 46 und 47: 4. ExperimenteE t I t a 00, 6 J 2,
Seite 48 und 49: 4. ExperimenteE t = 0, 6 JE t = 0,
Seite 50 und 51: 4. ExperimenteElektronendichte nimm
Seite 52 und 53: 4. Experimente100E t = 0, 6 J80Ante
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4. Experimente100n e = 9 × 10 18 /
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4. Experimenteauseinander. Demnach
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5. ZusammenfassungIn dieser Arbeit
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5. ZusammenfassungLaserpulses verl
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Anhang(a) erster Durchgang(b) zweit
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AnhangA1a der Strahl vom Spiegel S
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Abbildungsverzeichnis4.13. Anteil a
Seite 68 und 69:
Literaturverzeichnis[9] A. E. Siegm
Seite 70 und 71:
DanksagungAn dieser Stelle möchte
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