Anschlussprojekte | Sonderprojekte

Förderbeginn 01.07.2017

High-Capacity Positron Accumulator with High Energy Resolution Beam Capabilities on NEPOMUC

Dr. Christoph Hugenschmidt
Technische Universität München
FRM-II (Forschungs-Neutronenquelle, Heinz Maier-Leibnitz)

Prof. Dr. Clifford M. Surko
University of California, San Diego
Department of Physics


Positronen, die Antiteilchen der Elektronen, sind äußerst nützlich in einer Reihe von wissenschaftlichen und technologischen Anwendungen. NEPOMUC (NEutron induced POsitron source MUniCh) am Forschungsreaktor FRM II liefert einen der weltintensivsten Positronenstrahlen. Unter der Leitung von Dr. Christoph Hugenschmidt und seiner Forschungsgruppe an der TU München wird der Positronenstrahl für Studien in der Grundlagenphysik wie auch für neuartige Experimente zur Charakterisierung von Materialen genutzt. Professor Cliff Surko und seine Forschungsgruppe an der UCSD haben Pionierarbeit geleistet, um neue plasmabasierte Methoden zur Akkumulation, Speicherung und zur Erzeugung dichter Positronenpulse wie auch abstimmbare Positronenstrahlen mit hoher Energieauflösung zu entwickeln. Die Kombination dieser Technologien hat ein erhebliches Potenzial die Grundlagenforschung und Spitzentechnologien zu fördern. Im Rahmen dieses Projektes wollen wir einen neuen Positronenakkumulator an NEPOMUC implementieren. In naher Zukunft, soll dieser in der Lage sein, hochdichte 10ns kurze Pulse mit über 108 Positronen zu liefern.

Abschlussbericht
Ziel der Kooperation zwischen der TUM und der UCSD sowie dem IPP ist es, einen neuartigen Positronenakkumulator an der stärksten Quelle niederenergetischer Positronen NEPOMUC am FRM II zu realisieren. Geplant ist, mit der BGT erstmals hochintensive 10ns kurze Positronenpulse mit 108 Positronen zu generieren und diese für Grundlagenexperimente sowie Oberflächenstudien zur Verfügung zu stellen.

Im Rahmen der BaCaTeC-Förderung wurde Prof. Cliff Surko zu einem Workshop eingeladen, in welchem die Expertisen der verschiedenen Gruppen zusammenkamen. So wurden die Aspekte der Plasmaphysik, Kühlung und Akkumulation geladener Teilchen sowie die Physik mit niederenergetischen Positronen diskutiert, um die Rahmenbedingungen eines Positronenakkumulators an der NEPOMUC Beamline zu definieren.

Das wichtigste Ziel der Definition aller technischen Designparameter der gesamten Anlage der „Positron Buffer Gas Trap (BGT)“ wurde erfolgreich erreicht. Im Wesentlichen setzt sich die BGT aus äußeren Magnetfeldspulen und einer Reihe von Elektroden zusammen, die so ausgelegt sind, dass über differentielles Pumpen einerseits Positronen verlustfrei in der Beamline transportieren lassen und andererseits Positronen in Bereichen erhöhten Stickstoffdruckes gezielt gekühlt werden können, um sie anschließend in einer Teilchenfalle zu sammeln. Für das Projekt konnten bereits im Vorfeld der BaCaTeC-Förderung weitere Drittmittel eingeworben werden, so dass die Installation der BGT in der Positronenbeamline an NEPOMUC 2020 erfolgen kann.