Aufbau von APPA bei FAIR: Arbeiten zur Targetentwicklung für Day-One-Experimente an FAIR

Abstract

Im Rahmen dieser Förderung zum „Aufbau von APPA bei FAIR: Arbeiten zur Targetentwicklung für Day-One-Experimente an FAIR“ hat unsere Arbeitsgruppe am Institut für Kernphysik der Technischen Universität Darmstadt die ersten „FAIR Phase-0“ Experimente am Messplatz HHT bei GSI / FAIR unterstützt. Dieser Messplatz bietet die einzigartige Möglichkeit sowohl mit einem energetischen Schwerionen-Strahl aus dem Synchrotron-Ring, als auch mit einem intensiven Laserstrahl des Phelix-Laser-Systems Experimente mit Materie unter extremen Bedingungen durchzuführen. Materiezustände hoher Energiedichte können z.B. mit dem Ionen-Strahl in signifikanten, makroskopischen Volumina präpariert und dann z.B. mit einem Laser erzeugten kurzen Röntgenpuls diagnostiziert werden. Solche „Pump-Probe“ Experimente erfordern komplexe Material-Proben, sogenannte Targets, die bei jedem Einzelexperiment zerstört werden. Für die hier durchgeführten Experimente, wurden nach Maßgabe der bei den jeweiligen Kampagnen federführenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Targets aus unterschiedlichen Materialien, z.B. amorpher Kohlenstoff, Diamant, mono-kristallines Eisen für den Ionenstrahl und z.B. Chrom oder Titian als „Backlighter“ Material für die laserseitige Erzeugung eines wohldefinierten Röntgen-Pulses gefertigt. Dieses „Target-Package“ übernimmt zudem weitere Aufgaben für die präzise Justage im Experiment und hilft den Backlighter Röntgenpuls zu Kollimieren oder die empfindliche Diagnostik vor dem Eigenleuchten des abströmendem Plasmas abzuschirmen. Neben der Fertigung der Targets selbst, wurden diese auch hinsichtlich der kritischen Dimensionen charakterisiert. Diese Messdaten, zusammen mit vorab bestimmter relativer Lage und Orientierung der für das Experiment kritischen Target-Merkmale relativ zu am Target-Package angebrachten Justage-Marken, erlauben dann die automatische Justage des spezifischen Targets im Experiment. Insbesondere für Experimente bei erhöhter Schussfrequenz, oder aber wenn der Experiment-Platz ein Strahlenschutz-Kontrollbereich und somit nicht unmittelbar, bzw. ggf. durch vorhandene Aktivierung nur zeitverzö gert wieder zugänglich ist, ist eine zuverlässige und automatische Justage auch einzelner komplexer 3-D-Targets notwendig und sinnvoll.