Spektroskopische Plasmadiagnostik an einer Plasmazelle für die Plasmabeschleunigung.

Abstract

Für die plasmabasierte Teilchenbeschleunigung ist es wichtig zu wissen, wie sich die Plasmaelektronen- dichte, sowie indirekt auch die Plasmaelektronentemperatur, während des Beschleunigungsprozesses verhalten. Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit sollten diese beiden Parameter spektroskopisch an einer Gasentladungsplasmazelle für Plasmabeschleunigungsexperimente bei PITZ, am DESY in Zeuthen,gemessen werden. Zunächst wurden die Durchbruchsspannung für Wasserstoff, Stickstoff und Argon als Hauptgas für die Entladung bestimmt. Durch die Auswertung der Durchbruchsspannungen wurde Wasserstoff als Arbeitsgas für die Dichtemessung gewählt, da die Dichte für mehrere Anregungsniveaus (Wasserstoff-Balmer-Serie) einfach zu bestimmen ist. Nach der Kalibration eines Echelle-Spektrometersmit Blaze-Winkel Gitter wurde das emittierte Licht des Plasmas aus der Plasmazelle mit diesem ausgewertet. Dabei wurde aus der Stark-Linienbreite der Hα\alpha-Linie und Hβ-Linie die Plasmadichte bestimmt und so Plasmaelektronendichten im Breich von 8 bis 15 · 1015^{15} cm3^{−3} ermittelt. Der Einfluss von anderen Verbreitungsmechanismen auf die Messergebnisse wurde abgeschätzt und der Messfehler bestimmt. Desweiteren wurde die Plasmatemperatur aus dem Verhältnis der Peakintensität des Gesamtspektrums berechnet. Durch eine unbekannte Spektometertansmission konnte jedoch kein sinvolles Ergebnis ermittelt werden. Während der Messungen traten Stabilitätprobleme der einzelnen Strompulse, die das dichte Plasma erzeugen, auf. Die Standartabweichung der Delays der Strompulsen beträgt ± 0,98μs, was bei einer gemessenen Entwicklung des Plasmas auf der gleichen Zeitskala den größten Messfehler erzeugte. DieErgebnisse wurden im Hinblick auf ihre Bedeutung für die Plasmabeschleunigungsexperimente bei PITZ interpretiert und ein Ausblick auf künftige Experimente gegeben

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