Innovative XUV and X.ray Plasma Spectroscopy to explore Warm Dense Matter

Zastrau, Ulf GND

Zusammenfassend widmet sich die vorliegende Arbeit der Erforschung definierter Zustaende warmer dichter Materie. Dieses Wissen ist von herausragender Bedeutung für die Laser-Fusions-Forschung, die Erforschung von Materiezustaenden mit hoher Dichte, sowie eine Vielzahl astrophysikalisch-relevanter Fragestellungen der Plasmaforschung. Die vorliegende Arbeit zeigt innovative Methoden der Erzeugung und Charakterisierung warmer dichter Materie auf. Dieser Nicht-Gleichgewichts-Zustand zwischen kaltem Festkoeorper und idealem Plasma wird durch Experimente mit hoher Energiedichte erzeugt. Seine Eigenschaften wurden mit hoher Praezision studiert. Die Erzeugung eines definierten Zustandes warmer dichter Materie mit Hilfe optischer Kurzpluslaser hoher Intensitaeten ist herausfordernd. Energiereiche Elektronen aus einem kleinen, heißen Plasma auf der Targetvorderseite heizen die kalte Materie durch Stoßionisation auf. Hohe spektrale sowie raeumliche Aufloesungen sind noetig, um nicht ueber verschiedene Plasmazustaende zu mitteln. Der Autor wendet hoch entwickelde Roentgenspektroskopie charakteristischer Emissionslinien, gefolgt von numerischer Datenverabeitung, an. Das Ergebnis enthaelt viele Informationen, da die Linienform durch die Plasmaparameter beeinflusst wird und die Roentgenstrahlen zudem transparent für Festkoerperdichte sind. Alternative Wege zur Erzeugung warmer dichter Materie sind momentan im Fokus der Hohe-Energiedichte-Forschung. In der vorliegenden Arbeit wird erstmals die Erzeugung warmer dichter Materie durch direkte Photoionisation gebundener Elektronen mit den Femtosekundenpulsen des weltweit ersten weichen Roentgenlasers FLASH demonstriert. Innerhalb der durch die internationale Peak-Brightness-Collaboration geschaffenen Rahmenbedingungen war der Autor verantwortlich für Pionierarbeiten. Schließlich gelang die erste vollstaendige Charakterisierung warmer dicher Materie an FLASH sowie die erste Demonstration saettigbarer Absorption im weichen Roentgenbereich.

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Zastrau, Ulf: Innovative XUV and X.ray Plasma Spectroscopy to explore Warm Dense Matter. 2010.

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