Nanophotonischer Elektronenfokussierkanal demonstriert
„Nature“-Publikation unter Beteiligung von etit
2021/09/23 von Niedermayer / cst
Ein bei etit an der TU Darmstadt entworfenes Experiment demonstriert, dass es möglich ist, einen längenskalierbaren Elektronenfokussierkanal für einen Teilchenbeschleuniger auf einem Mikrochip unterzubringen. Die Ergebnisse wurden soeben in der der Zeitschrift „Nature“ veröffentlicht.
Das internationale (Accelerator on a Chip)-Forschungsprogramm und das ACHIP (BP) am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik (etit) der TU Darmstadt beschäftigen sich mit Fachgebiet Beschleunigerphysik. Ziel ist es, Teilchenbeschleuniger zu entwickeln, die so klein sind, dass sie auf Siliziumchips hergestellt und damit kostengünstig und vielseitig eingesetzt werden können. Theorie, Design und der Simulation von längenskalierbaren lasergetriebenen Elektronenbeschleunigern auf nanophotonischen Chips
Eines der Designs, ein alternating-phase-focusing (APF)-Transportkanal, . Die mit den Simulationen übereinstimmenden Messergebnisse zeigen, dass die Elektronen wie im Design vorgesehen, über fünf Fokussierperioden transportiert werden können. Der nur 80 Mikrometer lange Aufbau stellt einen Längenrekord für Elektronentransport im Vakuumkanal eines nanophotonischen Chips dar. Wegen der niedrigen Energie der Elektronen treten bereits in einigen Femtosekunden komplexe dynamische Effekte auf. Eine Femtosekunde (10-15 Sekunden) entspricht dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde. wurde nun beim Kollaborationspartner FAU Erlangen-Nürnberg erfolgreich hergestellt und getestet
Die Darmstädter Theorie ermöglicht beliebige Längen der Chips und damit beliebige hohe Energiezuwächse der Elektronen, wenn diese Chips später als Beschleuniger konfiguriert werden. Um Verluste zu minimieren, muss jedoch das vor kurzem präsentierte angewandt werden. Mit der experimentellen Demonstration der APF-Technik ist der Teilchenbeschleuniger auf dem Chip nun einen großen Schritt näher an der Realisierung. allgemeinere dreidimensionale APF-Verfahren