Ionenstrahltechnologie Herausragende Dissertation erhält Preis

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Fair und Pfeiffer Vacuum zeichnen eine herausragende Dissertation mit dem Fair-GSI-PhD-Award 2023 aus. Sie lieferte entscheidende Beiträge für die Realisierung des supraleitenden Linearbeschleunigers Heliac.

Dr. Simon Lauber wurde für seine Dissertation mit dem „Fair-GSI PhD Award 2023“ ausgezeichnet. Professor Paolo Giubellino, Wissenschaftlicher Geschäftsführer von Fair (Facility for Antiproton and Ion Research in Europe) und GSI, sowie Daniel Sälzer, Geschäftsführer der Pfeiffer Vacuum GmbH, überreichten den Preis in einem feierlichen Kolloquium. Die von Pfeiffer Vacuum finanziell unterstützte, jährliche Auszeichnung ist mit 1000 Euro dotiert. Simon Laubers Doktorarbeit behandelt das Thema: „Advanced numerical and experimental beam dynamics investigations for the cw-heavy ion linac Heliac (HElmholtz LInear ACcelerator)“. Er führte sie am Helmholtz-Institut Mainz und an der Linac-Abteilung von GSI/Fair durch.

Der Heliac ist ein neuartiger, supraleitender Linearbeschleuniger, den das Helmholtz-Institut Mainz und GSI/Fair momentan gemeinsam bauen. Heliac soll intensive Dauerstrich-Ionenstrahlen (engl. continuous wave oder CW) für Spitzenforschung liefern, die sich beispielsweise mit superschweren Elementen oder Materialwissenschaft beschäftigt. Die Leistung des Teilchenbeschleunigers hängt entscheidend von der Güte des Übergangs und der aufwendigen Strahlanpassung von dem normalleitenden Injektor zum supraleitenden Teil der Maschine ab.

Dissertation ist von immenser Bedeutung für das Heliac-Projekt

Simon Lauber hat im Rahmen seiner Promotionsarbeit entscheidende und zukunftsweisende Beiträge geleistet, die für die Realisierung des gesamten Heliac-Projekts von immenser Bedeutung sind. Damit eine korrekte Phasenraumanpassung möglich ist, muss der komplette sechsdimensionale Phasenraum explizit bekannt sein. Kürzlich wurden mit einem neuartigen Messgerät ausreichend experimentelle Daten über die Form der Teilchenpakete im Strahl, der sogenannten „Bunches“, gesammelt. Dies dient dazu, die longitudinalen Strahlcharakteristiken mit einem von Lauber neu entwickelten Algorithmus zu rekonstruieren. Zur Vermessung des an die Akzeptanz des supraleitenden Teils anzupassenden transversalen Phasenraums hat Lauber ein komplexes Strahlkollimationssystem entworfen, gebaut und in Betrieb genommen. Dieses Kollimationssystem ermöglicht die punktgenaue Vermessung der Heliac-Akzeptanz.

Zusammen mit der Methode zur Rekonstruktion des longitudinalen Phasenraums ist dies ein entscheidendes Werkzeug zur Abstimmung und Optimierung des gesamten Heliac. Auf der Basis eines komplexen Simulationscodes, den Lauber entwickelte, wurden wesentliche strahldynamische Untersuchungen für den Bau einer normalleitenden interdigitalen H-Mode-Driftröhrenstruktur zur Beschleunigung schwerer Ionen im Hochleistungs-CW-Betrieb durchgeführt. Die dafür verwendete Struktur mit alternierender Phasenfokussierung (APF) ermöglicht den Aufbau des Beschleunigers ohne zusätzliche interne Fokussierlinsen und damit eine sehr kompakte und effiziente Beschleunigerstruktur.

Industriestoßdämpfer

Im Einsatz im Ringbeschleuniger

Daniel Sälzer, Geschäftsführer von Pfeiffer Vacuum, gratulierte dem Preisträger für sein wissenschaftliches Engagement: „Für sein Engagement für Forschung und Wissenschaft können wir alle Dr. Lauber nur höchste Anerkennung zollen.“

Der Fair-GSI-PhD-Award wird jährlich für eine herausragende Dissertation des Vorjahres vergeben. Nominiert werden können Arbeiten, die das GSI gefördert hat: entweder im Rahmen strategischer Partnerschaften mit den Universitäten Darmstadt, Frankfurt, Gießen, Heidelberg, Jena und Mainz oder im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprogramms.

An der Graduiertenschule HGS-HIRe (Helmholtz-Graduiertenschule für Hadronen- und Ionenforschung) forschen derzeit mehr als 300 Doktoranden und Doktorandinnen im Rahmen ihrer Promotion zu Themen, die mit GSI/Fair verbunden sind.

Vakuumtechnik im Teilchenbeschleuniger

Mit dem Sponsor des Preises Pfeiffer Vacuum verbindet GSI eine langjährige Partnerschaft. Pfeiffer Vacuum ist ein Anbieter von Vakuumlösungen, zum Beispiel Turbopumpen, Vorvakuumpumpen, Lecksucher, Mess- und Analysegeräte. Produkte des Unternehmens werden seit Jahrzehnten in den GSI-Anlagen eingesetzt.

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