Promotionsvortrag Physik: „Coherent dielectric laser acceleration of ultrashort free-electron pulses and new sources for their generation“

Ankündigung des Promotionsvortrags von: Herrn Leon Brückner

Ultrakurze Elektronenpulse finden breite Anwendung in ultraschnellen Mikroskopie- und Beu-gungsexperimenten, wo sie zeitliche Auflösungen unter einer Femtosekunde ermöglichen, indem sie Interaktionen zwischen Elektronen und Lichtfeldern an Nanostrukturen nutzen. Die dielektri-sche Laserbeschleunigung (DLA) verwendet dieses Prinzip, um Elektronen in intensiven Laserfel-dern zu beschleunigen.

In diesem Vortrag wird eine neuartige DLA-Nanostruktur auf einem Siliziumchip vorgestellt, die Elektronen mit einer Energie von 28.4 keV in einem 600 MV/m starken Infrarot-Laserfeld über eine Länge von 500 μm transportiert und sie dabei um 12.3 keV beschleunigt, was einem Energiege-winn von 43%, bzw. einem Beschleunigungsgradienten von 22.7 MeV/m, entspricht. Diese Struk-tur ist ein miniaturisiertes, lasergetriebenes Äquivalent eines Linearbeschleunigers, oder in ande-ren Worten: Ein Teilchenbeschleuniger auf einem Chip.

Um eine höhere Elektronentransmission zu erreichen, wurde weiterhin eine DLA-Struktur unter-sucht, die mit längeren Laserwellenlängen betrieben wird und dadurch einen größeren Querschnitt besitzt und außerdem eine extrem hohe Zerstörschwelle von 5 GV/m aufweist, sodass zukünftig potentiell hohe Beschleunigungsgradienten von 1 GeV/m erreicht werden könnten.

Zudem wurde eine neue Quelle für Elektronenpulse entwickelt: Ein nanofabriziertes Array von Goldspitzen, welches hohe Emissionsströme von 25 nA oder 2000 Elektronen pro Puls bei hervor-ragender Energiebreite und Strahleigenschaften ermöglicht. Es stellt eine vielversprechende Quel-le für kompakte elektronenoptische Systeme dar und findet bereits Anwendung in einem Experi-ment zur Bestrahlung von biologischen Proben.

(Vortrag auf Deutsch)

Dem Vortrag schließt sich eine Diskussion von 15 Minuten an. Vortrag und Diskussion sind öffentlich. Diesen Verfahrensteilen folgt ein nicht öffentliches Rigorosum von 45 Minuten.