ausschreibung bachelorarbeit

Laser- & Plasmaphysik
Prof. Dr. Markus Roth
S2|14 307
Schlossgartenstraße 9
AUSSCHREIBUNG BACHELORARBEIT
Im Rahmen der Untersuchung des Einflusses der fs-Laserdesorption auf die Laser-Teilchenbeschleunigung ist eine Bachelorarbeit zum Thema
„Massenspezifische Analyse der fs-Laserdesorption mittels Quadrupolmassenspektroskopie“
zu vergeben.
Die sog. Target Normal Sheath Acceleration (TNSA) stellt einen Mechanismus dar, bei dem Ionen
durch Wechselwirkung eines hochintensiven Laserpulses (I > 1018 W/cm²) mit einem Metalltarget auf
Energien im zweistelligen MeV-Bereich beschleunigt werden können. Durch die Wechselwirkung des
Lasers mit dem Target werden freie Elektronen des erzeugten Vorplasmas durch das Targetmaterial
hindurch beschleunigt, treten auf der Targetrückseite aus und erzeugen dort ein quasistatisches
elektrisches Feld. Dieses ionisiert die Atome auf der Targetrückseite und beschleunigt sie senkrecht
zur Targetnormalen. Der Ionisationsgrad und die erreichbaren Maximalenergien der Ionen hängen
neben den Laserpulsparametern und dem Elektronentransport durch das Target maßgeblich von der
Oberflächencharakteristik der Targetrückseite ab (d.h. welche Atome sind in welcher Schichttiefe
eingelagert).
Durch die sukzessive Bestrahlung von Targetoberflächen mittels ultrakurzen Laserpulsen im fs Bereich können Oberflächenadsorbate nicht-thermisch, d.h. ohne schadhaften Wärmeeintrag in die
Gitterstruktur des Materials, abgetragen werden. Diese sog. fs-Laserdesorption ermöglicht eine
direkte Modifikation der Targetoberfläche kurz vor dem Auftreffen des hochintensiven
Hauptlaserpulses, welcher die Laser-Teilchenbeschleunigung zündet. Somit kann durch ein
sukzessives Abtragen von Oberflächenatomen das resultierende Ionenspektrum d.h. die
beschleunigte Ionensorte, der Ladungszustand der Ionen sowie deren Maximalenergien beeinflusst
werden. Zudem können aus den Parametern der Ionenspektren wichtige Informationen über das
beschleunigende elektrische TNSA-Feld gewonnen werden.
Ziel dieser Bachelor-Arbeit ist es, die im Rahmen einer Strahlzeit gewonnenen Daten zur fsLaserdesorption im Hinblick auf die einzelnen abgetragenen Atommassen und deren Ionenflüsse zu
untersuchen. In dieser Strahlzeit wurden Gold-, Kupfer- und Aluminiumfolien mit fs-Laserpulsen
variabler Intensität in einer Ultrahochvakuum(UHV)-Kammer bestrahlt und die desorbierten
Oberflächenatome wurden in einem Quadrupolmassenspektrometer (QMS) gemessen. Zentrale
Fragestellungen hierbei sind:
-
Welche Atommassen wurden bevorzugt abgetragen?
-
Wie verändert sich die Desorptionsrate der einzelnen Atommassen mit der Desorptionszeit?
Treten Sättigungseffekte (konstant niedriger Ionenfluss) auf, entsprechend einer Reinigung
der Targetoberfläche, und wann treten diese ein?
-
Welchen Einfluss haben die Laserintensität und das Targetmaterial auf die Desorptionsrate
und auf Reinigungseffekte?
-
Welche Rückschlüsse lassen sich anhand der integrierten Ionenflüsse auf
Zusammensetzung der Targetoberfläche ziehen?
die
Grundkenntnisse in der Programmiersprache C und in LINUX sowie in der Bildverarbeitung sind von
Vorteil, aber nicht zwingend Vorraussetzung.
Bei Interesse bitte melden bei:
Prof. Dr. Markus Roth
[email protected]
Institut für Kernphysik
S2/14/307
Betreuerin:
Gabi Hoffmeister
[email protected]