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

4. ExperimenteE t I t a 00, 6 J 2, 3 × 10 18 W/cm 2 1,10, 45 J 1, 7 × 10 18 W/cm 2 0,80, 3 J 1, 1 × 10 18 W/cm 2 0,5Tabelle 4.2.: Nach (3.1) und (2.35) berechnete Werte für die Intensität I t im Fokus und normiertesVektorpotential a 0 für die drei gewählten Pulsenergien E t vor der Parabel.Auswertung der Zielschirmbilder In Abbildung 4.8 sind die gemittelten Zielschirmbildergezeigt. Elektronenbeschleunigung ist mit jeder der drei unterschiedlichen Pulsenergienmöglich. Mit sinkender Energie ist aber eine Zunahme der Gas- und somit Elektronendichtenötig. Während bei voller Energie schon bei einer Dichte von 9 × 10 18 /cm 3Elektronen auf dem Zielschirm detektiert werden, ist bei einer Pulsenergie von 0, 45 Jeine Elektronendichte von 1, 2 × 10 19 /cm 3 und bei 0, 3 J über 1, 8 × 10 19 /cm 3 nötig.In Abbildung 4.9a ist der Anteil der Elektronenpakete mit rundem oder elliptischemStrahlprofil aufgetragen. Wie im vorherigen Abschnitt wird über das Strahlprofil amZielschirmbild eine Ellipse gelegt, deren Mittelpunkt als Strahlrichtung gewählt und derenHauptachse zur Berechnung der Divergenz des Strahls genutzt wird. Bei zu niedrigerElektronendichte können dabei keine Elektronen am Zielschirm beobachtet werdenoder die Ladung des detektierten Elektronenpakets ist zu gering, sodass es nicht in dieAuswertung eingeht. Im Bereich mittlerer Elektronendichte zwischen 1, 2 × 10 19 /cm 3und 1, 5 × 10 19 /cm 3 erreicht der Anteil an Elektronenpaketen mit gutem Strahlprofilein Maximum. Mit höheren Dichten steigt die Gesamthelligkeit der Zielschirmbilder, dieElektronen sind aber breit gestreut, in der Richtung nicht stabil und es treten mehrereMaxima gleichzeitig auf. Die gemittelten Bilder zeigen deshalb bei Elektronendichtenvon 1, 8 × 10 19 /cm 3 und 2, 4 × 10 19 /cm 3 trotz höherer Ladung pro Elektronenpaket einebreitere und daher weniger intensive Verteilung. Der Anteil an Elektronenpaketen mitrundem oder elliptischem Strahlprofil ist in diesem Bereich wieder geringer.Ein charakteristisches Einzelbild für jeden der Messpunkte ist in Abbildung 4.10 gezeigt.Während bei geringen Dichten das Strahlprofil annähernd rund bis elliptisch unddie Ladung auf einen kleinen Bereich des Zielschirms konzentriert ist, nimmt der Untergrundmit der Elektronendichte zu, bis bei einer Dichte von 2, 4 × 10 19 /cm 3 der Schirmfast ganz ausgeleuchtet ist und mehrere kleine Maxima zu erkennen sind.Im Diagramm in Abbildung 4.9b ist die Richtungsstabilität der einzelnen Messungenaufgetragen. Der ansteigende RMS-Wert zeigt, dass die Elektronenrichtung bei höherenDichten stärker streut. Die höchste Richtungsstabilität wird jeweils am zweiten Mess-42