Promotionsvortrag Physik: „Extended coherent electron acceleration on a nanophotonic chip“

Ankündigung des Promotionsvortrags von: Frau Stefanie Kraus

Teilchenbeschleuniger sind nicht nur für die Teilchenphysik, sondern auch für medizinische und industrielle Anwendungen wie Tumortherapie und Lebensmittelsterilisation von Bedeutung. Seit rund 100 Jahren wird dabei die phasensynchrone Beschleunigung genutzt, bei der geladene Teil-chen kontinuierlich von einem kopropagierenden elektromagnetischen Feld beschleunigt werden — bislang im Mikrowellenbereich. Deutlich kompakter werden Beschleuniger, wenn dasselbe Prinzip mit optischen Frequenzen realisiert wird. Einen vielversprechenden Ansatz bietet die die-lektrische Laserbeschleunigung (DLA): Sie nutzt die hohe Zerstörschwelle dielektrischer Materia-lien, Nanofabrikationstechniken und Nahfelder, die durch ultrakurze Laserpulse erzeugt werden, um Elektronen effizient auf Submillimeter-Distanzen zu beschleunigen. Der stabile Strahltransport über mehrere Millimeter erfordert allerdings eine präzise Führung durch nanometergroße Kanäle.

Hier setzt die alternierende Phasenfokussierung (APF) an, bei der durch periodische eingesetzte Lücken in der Struktur abwechselnd fokussierende und defokussierende Querkräfte erzeugt wer-den, ohne die Synchronisation zum beschleunigenden Nahfeld zu stören. Im Rahmen dieser Ar-beit wurde ein Energiegewinn von 43 % — von 28,4 keV auf 40,7 keV — innerhalb einer 500 μm langen Struktur experimentell nachgewiesen, was nur mit Hilfe der alternierenden Phasenfokus-sierung möglich war. Die Messergebnisse stimmen sehr gut mit Simulationen überein und mar-kieren einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu Teilchenbeschleunigern im Mikrochip-Format.

(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.