Stellenangebote und Themen für Bachelor-/Master-Arbeiten

Postdoc Positionen

PhD Positionen

Themen für Bachelor-/Master-Arbeiten

Bachelor-/Masterarbeit

Motivation:

Obwohl Gaußförmige Strahlen hervorragende Eigenschaften für den Strahltransport haben, ist es in Hochenergielasersystemen üblich eine gleichmäßige räumliche Energieverteilung, ein sogenannte flat-top Strahl, zu nutzen. Das hat den Vorteil, dass z.B. Zerstörschwellen von Optiken erst bei höheren Energien erreicht werden und somit dieser Parameter maximiert werden kann. Eine weitere Anwendung ist die Nutzung eines solchen Strahlprofils für den Pumpstrahl eines optisch-parametrischen Verstärkers. Damit kann ein homogenerer Verstärkungsfaktor über das gesamte Strahlprofil erreicht werden was auch zu einer höheren Effizienz der Verstärkung führt.

Aufgaben:

  • Design eines strahlformenden Teleskops mit den Kriterien:
    • Design eines optischen Systems zur Umwandlung von Gaußstrahlen in Flattop-Strahlen und umgekehrt
    • Simulation des Teleskops:  Raytracing, Phasenberechnung, Strahlpropagation
    • Festlegung der Strahlgrößen und der erlaubten Variation, mit zusätzlicher Abschätzung der Justageanfälligkeit
    • Abschätzung der Abbildungsfreien Propagation des erzeugten Strahls
  • Aufbau eines strahlformenden Teleskops und dessen Charakterisierung
    • Effizienz
    • Stabilität
    • Restwelligkeit im Flattop
    • Justageanfälligkeit

Ziele:

  • Design und Aufbau eines strahlformenden Teleskops
  • Charakterisierung des Teleskops

Nützliche Vorkenntnisse / Voraussetzungen:

  • Optik und optisches Design
  • Programmierkenntnisse zur Simulation und Analyse von Daten (z.B. Python, Matlab, Zemax…)

Literatur:

Bei Interesse an der Arbeit schreibe bitte eine Mail an:

v.bagnoud(at)gsi.de und y.zobus(at)gsi.de

Entwicklung eines Spektrometers zur Temperaturmessung mittels Thomson-Streuung

Masterarbeit

Motivation:

Die Temperatur im Inneren eines Plasmas ist nicht leicht zu messen, da sie oft durch die Emission der Plasmakorona abgeschirmt wird. Eine Lösung besteht darin, einen Laser als Sonde zu verwenden, um das Plasma an der gewünschten Stelle zu untersuchen und das gestreute Licht spektral zu analysieren. Hier ist es vorteilhaft, einen kurzen Laserimpuls zu verwenden, um eine gute Zeitauflösung und eine kurze Wellenlänge zu erzielen, da dieser eine bessere Eindringtiefe in dichten Plasmen hat.

Beschreibung des Themas:

Das Thema der Masterarbeit wäre die Entwicklung des Lichtsammelsystems, des Signaltransports und des UV-Spektrografen für die Zielstation HHT am GSI. Im Rahmen der Masterarbeit werden folgende Themen behandelt:

  • Laser-Plasma-Wechselwirkungen: Thomson-Streuung
  • Optisches Design und Strahltransport, optische Bildgebung
  • Spektrometer-Design
  • Datenerfassung (Labview), Datenanalyse (Python, Labview)
  • Experimentelle Validierung

Bei Interesse an der Arbeit schreibe bitte eine Mail an:

v.bagnoud(at)gsi.de

Bachelorarbeit

Motivation:

Mit dem Erreichen immer höherer Intensitäten ist die Messung und Optimierung des Zeitlichen Kontrasts eine der wichtigsten Aufgaben moderner Lasersysteme. Dabei spielen neben „quasi“-konstantem Hintergrundrauschen (Verstärkte Spontanemission), einer rapide ansteigenden Anstiegsflanke auch sogenannte Vorpulse eine Rolle. Da die zuvor genannten Störungen im zeitlichen Pulsprofil schon Plasmen erzeugen und damit Experimente unbrauchbar machen können ist eine Vermeidung essenziell. Insbesondere das Auftreten von Vorpulsen ist ein eher dynamischer Prozess, da schon leichte Veränderungen im System diese erzeugen können.

Aufgaben:

  • Analyse bestehender Kontrastmessungen
  • Berechnen der optischen Weglänge der existierenden Vor-/Nachpulse
  • Abschätzen welche Optiken / optischen Systeme diese verursachen können

Ziele:

  • Identifikation von Vor- und Nachpulsen im Lasersystem
  • Eingrenzen der Entstehungsorte durch messen des Kontrastes an unterschiedlichen Stellen im System

Nützliche Vorkenntnisse / Voraussetzungen:

  • Grundlagen der Optik
  • Programmierkenntnisse zur Datenanalyse (z.B. Python)

Literatur

Bei Interesse an der Arbeit schreibe bitte eine Mail an:

v.bagnoud(at)gsi.de und y.zobus(at)gsi.de

Masterarbeit

Motivation:

Mit der rapiden voranschreitenden Entwicklung im Bereich der Laser mit hoher mittlerer Leistung und der Verbesserung von Laser-getriebenen Sekundärquellen werden Anwendungsgebiete im Bereich der industriellen Entwicklung und interdisziplinären Forschung relevanter. Ein vielversprechendes Gebiet ist hier die Erzeugung von Gamma- und Neutronenquellen welche für das Durchleuchten verschiedener Materialen genutzt werden kann um dessen Inhalt und Zusammensetzung zu Untersuchen. Außerdem können Laser-getriebene Elektronen- und Ionenquellen für die Erzeugung von Radioisotopen verwendet werden welche in der medizinischen Forschung benötigt werden. Aufgrund der Flexibilität von solchen Quellen haben sie einen großen Vorteil gegenüber konventionellen Beschleunigern die typischerweise für die medizinisch-relevanten Isotope verwendet werden. Ziel dieser Arbeit ist es daher die Nutzbarkeit verschiedener Sekundärquellen für die Erzeugung von Gamma- und Neutronenstrahlen sowie die Erzeugung von Radioisotopen für die Medizinforschung mittels Simulationen zu untersuchen und die Prozesse zu optimieren.

Aufgaben:

  • Aufsetzen von Monte Carlo Simulationen mittels des Codes FLUKA
  • Simulation der Wechselwirkung von Elektronen und Ionenstrahlen mit verschiedenen Konvertierungsmaterialien und Geometrien
  • Teilnahme an einer Experimentellen Kampagne zur Erzeugung von Radioisotopen an PHELIX

Ziele:

  • Simulation der Gamma- und Neutronenkonversion mit verschiedenen Sekundärquellen
  • Bestimmung der Ausbeute von speziellen Radioisotopen mit verfügbaren laser-getriebenen Sekundärquellen
  • Optimierung der Gamma- und Neutronenausbeute anhand der Konverter Parameter
  • Vergleich mit experimentellen Ergebnissen mit den Simulationen

Nützliche Vorkenntnisse:

  • Programmierkenntnisse (z.B. Python)
  • Erfahrungen mit Monte Carlo Simulationen

Literatur:

Bei Interesse an der Arbeit schreibe bitte eine Mail an:

v.bagnoud(at)gsi.de und j.hornung(at)gsi.de

Internships

Internships for master students and PhD student positions are offered regularly in the department.

For the latest offers please send your resumes and a short motivation email to Prof. V. Bagnoud.


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