Untersuchungen zur Profilmessung von Hadronenstrahlen mittels Restgaslumineszenz und -ionisation

Moderne Teilchenbeschleuniger werden längst nicht mehr nur in der physikalischen Grundlagenforschung, sondern in immer größerem Umfang auch in der konkreten Anwendung eingesetzt, bspw. in der Tumorbestrahlung oder der Mikroprozessorherstellung. Die genaue Kenntnis des Strahlprofils ist dabei von großer Bedeutung für den Erfolg. Bei mittelenergetischen Hadronenbeschleunigern gelingt es aber bisher nicht zufriedenstellend, die Strahlprofile nicht-strahlstörend zu vermessen.
Diese Untersuchung stellt zwei nicht-strahlstörende Messmethoden vor, die auf den Ionenstrahl-Restgas-Wechselwirkungen der Lumineszenz und Ionisation beruhen. Sie wurden für unterschiedliche Rahmenbedingungen am JESSICA-Strahlplatz des COSY-Beschleunigers des Forschungszentrums Jülich, einem Vorabexperiment der geplanten European Spallation Source (ESS), sowie am eigentlichen Protonensynchrotron COSY und dem iThemba Laboratory for Accelerator Based Science, Somerset West, Südafrika entwickelt. Dabei betrachten die Untersuchungen einen großen Bereich möglicher Konfigurationsparameter: Teilchenimpulse von 3 MeV/c bis 3 GeV/c, Drücke von 1 mbar bis 10^(-11) mbar und zeitliche Strukturen von DC-Strahl bis zu Strahlpaketen von 100 ns Länge. Die Experimentieranordnung, die Einsatzbereiche und die Vor- und Nachteile der beiden Methoden werden in diesem Buch dargelegt.