26 Sep Eine Metallfolie als 3-D-Scanner für Elektronenpakete
Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat ein neues Diagnosetool für die Untersuchung von Elektronenpaketen aus Laser-Plasmabeschleunigern entwickelt. Das Verfahren soll eine präzise Vermessung der Elektronenpakete erlauben, die für Anwendungen wie Freie-Elektronen-Laser (FEL) bedeutend sind.
Laser-Plasmabeschleuniger sind kleiner als herkömmliche, teils kilometerlange Anlagen. Sie haben das Potenzial, als kompakte und kostengünstige Alternativen zu konventionellen Beschleunigeranlagen zu fungieren. Eine Schlüsselherausforderung dabei ist die präzise Bündelung und Stabilität der Elektronenpakete. Die von Dr. Maxwell La-Berge entwickelte Methode nutzt eine dünne Metallfolie, die Elektronen auf ihrer Oberfläche anregt. Diese Anregung erzeugt ein Signal, das mittels Coherent Optical Transition Radiation (COTR) erfasst und zur Analyse der Elektronenpakete verwendet wird. Somit lassen sich Form und Struktur der Pakete genau rekonstruieren.
Injektionsmethoden optimieren
Forscher haben das Tool bereits eingesetzt, um verschiedene Injektionsmethoden zu untersuchen, die Elektronen in die Plasma-Blase einbringen. „Wir konnten feststellen, dass verschiedene Injektionsmethoden zu ganz unterschiedlichen Formen von Elektronenpaketen führen“, erklärt der Physiker Dr. Arie Irman vom HZDR-Institut fürStrahlenphysik. Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die Kontrolle über die Elektronenpakete weiter zu verbessern – ein entscheidender Schritt, um die Effizienz und Stabilität von Laser-Plasmabeschleunigern zu steigern.
Die neue Diagnosetechnik könnte nach Ansicht der Forscher die Entwicklung kompakter FEL-Systeme, basierend auf Laser-Plasmabeschleunigern, beschleunigen. Diese Systeme wären deutlich kostengünstiger und einer breiteren Forschungsgemeinschaft zugänglich, was neue Impulse für Wissenschaft und Industrie verspricht.
Originalpublikationen
[M. LaBerge et al.: Revealing the 3D structure of microbunched plasma- wakefield-accelerated electron beams; Nature Photonics, 2024. DOI: 10.1038/ s41566-024-01475-2]
[M. Galletti et al.: Prospects for Free Electron Lasers powered by plasma-wake- field accelerated beams; Nature Photonics, 2024. DOI: 10.1038/s41566-024-01474-3]
Quelle: www.hzdr.de
Bild: Blaurock/HZDR
