Kalibrierung eines MCP-Detektors für ein Thomson-Spektrometer Eine Diagnostik zur Untersuchung von laserbeschleunigten Ionen ist das Thomson- Spektrometer. Im Spektrometer trennen parallele elektrische und magnetische Felder die beschleunigten Teilchen nach deren Ladungs-zu-Masse-Verhältnis und ihrem Impuls. Ein hinter den Feldern stehender MCP-Detektor (MCP – micro-channel plate) verstärkt das Ionensignal und man erhält auf einem direkt am MCP anliegenden Phosphorschirm die - für ein Thomson-Spektrometer - charakteristischen Parabelspuren. Jede einzelne Parabel entspricht dabei einer Ionenspezies, während die Position auf der Parabelspur von der Teilchenenergie bestimmt ist. Die Helligkeit der Phosphoreszenz entlang der Parabelspur enthält somit die Information über die Teilchenzahl pro Teilchenenergie. Um aber die genaue Teilchenanzahl pro Energieintervall, also das Spektrum, zu bestimmen, ist es notwendig den MCP-Detektor mithilfe sogenannter Kernspurdetektoren zu kalibrieren. Diese Detektoren erlauben die Detektion von einzelnen Protonen, erfordern aber eine aufwändige Auswerteprozedur. Zudem sind sie nur einmal verwendbar, ganz im Gegensatz zum MCP- Detektor. Im Rahmen dieser Arbeit soll unser MCP-Detektor sorgfältig mithilfe von Kernspurdetektoren kalibriert werden. Hierzu werden im Rahmen einer Kampagne am POLARIS-Laser einige Ionenspektren simultan mit MCP und speziell angefertigten Kernspurdetektoren aufgenommen. Mithilfe eines automatisierten Mikroskops können die von den Kernspurdetektoren detektierten Protonen ausgezählt werden. Im Anschluss werden die gemessenen absoluten Teilchenzahlen mit dem relativen MCP-Signal verglichen. Der so zu bestimmende Kalibrierungsfaktor ist allerdings nicht konstant, sondern kann von der Energie der detektierten Teilchen, der Teilchenanzahl oder der Ionenspezies abhängen, was im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden soll. Zur Auswertung der Ionenspektren stehen LabView-Programme zur Verfügung, welche aber verbessert oder ersetzt werden sollen. Voraussetzungen: Begeisterung an der Physik, Bereitschaft zu selbstständigem Arbeiten. Kontakt: Georg Becker, Institut für Optik und Quantenelektronik, Fröbelstieg 3 (Raum 302), [email protected] 03641-947287 Prof. Dr. Malte C. Kaluza, Institut für Optik und Quantenelektronik, Fröbelstieg 3 (Raum 304), [email protected] 03641-947280 Blick in das Thomson-Parabel Spektrometer Parabelspuren auf dem Phosphorschirm Einzelne Ioneneinschläge auf einem Kernspurdetektor

Kalibrierung eines MCP-Detektors für ein Thomson …Data/Masterar... · 2017-01-24 · Microsoft Word - Masterarbeit_01_MCP.docx Created Date: 1/18/2017 2:22:02 PM

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KalibrierungeinesMCP-DetektorsfüreinThomson-Spektrometer

Eine Diagnostik zur Untersuchung von laserbeschleunigten Ionen ist das Thomson-Spektrometer. Im Spektrometer trennen parallele elektrische undmagnetische Felder diebeschleunigten Teilchen nach deren Ladungs-zu-Masse-Verhältnis und ihrem Impuls. Einhinter den Feldern stehender MCP-Detektor (MCP – micro-channel plate) verstärkt dasIonensignalundmanerhältaufeinemdirektamMCPanliegendenPhosphorschirmdie-fürein Thomson-Spektrometer - charakteristischen Parabelspuren. Jede einzelne Parabelentspricht dabei einer Ionenspezies, während die Position auf der Parabelspur von derTeilchenenergie bestimmt ist. Die Helligkeit der Phosphoreszenz entlang der ParabelspurenthältsomitdieInformationüberdieTeilchenzahlproTeilchenenergie.UmaberdiegenaueTeilchenanzahlproEnergieintervall,alsodasSpektrum,zubestimmen,istesnotwendigdenMCP-Detektor mithilfe sogenannter Kernspurdetektoren zu kalibrieren. Diese Detektorenerlauben die Detektion von einzelnen Protonen, erfordern aber eine aufwändigeAuswerteprozedur. Zudem sind sie nur einmal verwendbar, ganz imGegensatz zumMCP-Detektor.ImRahmendieserArbeitsollunserMCP-DetektorsorgfältigmithilfevonKernspurdetektorenkalibriert werden. Hierzu werden im Rahmen einer Kampagne am POLARIS-Laser einigeIonenspektren simultan mit MCP und speziell angefertigten Kernspurdetektorenaufgenommen. Mithilfe eines automatisierten Mikroskops können die von denKernspurdetektoren detektierten Protonen ausgezählt werden. Im Anschluss werden diegemessenenabsolutenTeilchenzahlenmitdem relativenMCP-Signal verglichen.Der so zubestimmendeKalibrierungsfaktoristallerdingsnichtkonstant,sondernkannvonderEnergieder detektierten Teilchen, der Teilchenanzahl oder der Ionenspezies abhängen, was imRahmen dieser Arbeit untersucht werden soll. Zur Auswertung der Ionenspektren stehenLabView-ProgrammezurVerfügung,welcheaberverbessertoderersetztwerdensollen.Voraussetzungen:BegeisterunganderPhysik,BereitschaftzuselbstständigemArbeiten.Kontakt:GeorgBecker,InstitutfürOptikundQuantenelektronik,Fröbelstieg3(Raum302),[email protected],InstitutfürOptikundQuantenelektronik,Fröbelstieg3(Raum304),[email protected]

BlickindasThomson-ParabelSpektrometer

ParabelspurenaufdemPhosphorschirm

EinzelneIoneneinschlägeaufeinemKernspurdetektor