WorldWideScience

Sample records for effizienz-optimierten hochrepetierenden laser-plasma-roentgenquelle

  1. Short-time X-ray diffraction with an efficient-optimized, high repetition-rate laser-plasma X-ray-source; Kurzzeit-Roentgenbeugung mit Hilfe einer Effizienz-optimierten, hochrepetierenden Laser-Plasma-Roentgenquelle

    Energy Technology Data Exchange (ETDEWEB)

    Kaehle, Stephan

    2009-04-23

    This thesis deals with the production and application of ultrashort X-ray pulses. In the beginning different possibilities for the production of X-ray pulses with pulse durations of below one picosecond are presented, whereby the main topic lies on the so called laser-plasma X-ray sources with high repetition rate. In this case ultrashort laser pulses are focused on a metal, so that in the focus intensities of above 10{sup 16} W/cm{sup 2} dominate. In the ideal case in such way ultrafast electrons are produced, which are responsible for line radiation. In these experiments titanium K{sub {alpha}} radiation is produced, thes photons possess an energy of 4.51 keV. For the efficient production of line radiation here the Ti:Sa laser is optimized in view of the laser energy and the pulse shape and the influence of the different parameters on the K{sub {alpha}} production systematically studied. The influences of laser intensity, system-conditioned pre-pulses and of phase modulation are checked. It turns out that beside the increasement of the K{sub {alpha}} radiation by a suited laser intensity a reduction of the X-ray background radiation is of deciding importance for the obtaining of clear diffraction images. This background radiation is mainly composed of bremsstrahlung. It can be suppressed by the avoidance of intrinsic pre-pulses and by means of 2nd-order phase modulation. By means of optical excitation and X-ray exploration experiments the production of acoustic waves after ultrashort optical excitation in a 150 nm thick Ge(111) film on Si(111) is studied. These acoustic waves are driven by thermal (in this time scale time-independent) and electronic (time dependent) pressure amounts. As essential results it turns out that the relative amount of the electronic pressure increases with decreasing excitation density. [German] Diese Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und Anwendung ultrakurzer Roentgenimpulse. Zu Beginn werden verschiedene Moeglichkeiten zur Erzeugung von Roentgenimpulsen mit Impulsdauern von unter einer Pikosekunde dargestellt, wobei der Schwerpunkt auf den so genannten Laser-Plasma-Roentgenquellen mit hoher Wiederholrate liegt. In diesem Fall werden ultrakurze Laserimpulse auf ein Metall fokussiert, so dass im Brennpunkt Intensitaeten von ueber 10{sup 16} W/cm{sup 2} herrschen. Im Idealfall werden auf diese Art schnelle Elektronen erzeugt, die fuer die Entstehung von Linienstrahlung verantwortlich sind. In diesen Experimenten wird Titan K{sub {alpha}}-Strahlung erzeugt, diese Photonen besitzen eine Energie von 4,51 keV. Zur effizienten Produktion von Linienstrahlung wird hier der Ti:Sa-Laser hinsichtlich der Laserenergie und der Impulsform optimiert und der Einfluss der verschiedenen Parameter auf die K{sub {alpha}}-Entstehung systematisch untersucht. Es werden die Einfluesse von Laserintensitaet, systembedingten Vorimpulsen und von Phasenmodulation ueberprueft. Es stellt sich heraus, dass neben der Erhoehung der K{sub {alpha}}-Strahlung durch eine geeignete Laserintensitaet eine Reduzierung der Roentgenhintergrundstrahlung von entscheidender Bedeutung fuer die Gewinnung von deutlichen Beugungsbildern ist. Diese Hintergrundstrahlung setzt sich ueberwiegend aus Bremsstrahlung zusammen. Sie kann durch die Vermeidung von intrinsischen Vorimpulsen und mit Hilfe von Phasenmodulation 2. Ordnung unterdrueckt werden. Mit Hilfe von optischen Anrege- und Roentgenabfrageexperimenten wird die Entstehung von akustischen Wellen nach ultrakurzer optischer Anregung in einem 150 nm dicken Ge(111)-Film auf Si(111) untersucht. Diese akustischen Wellen werden von thermischen (auf dieser Zeitskala zeitunabhaengigen) und elektronischen (zeitabhaengigen) Druckbetraegen angetrieben. Als wesentliches Ergebnis stellt sich heraus, dass der relative Betrag des elektronischen Drucks mit abnehmender Anregungsdichte zunimmt. (orig.)