Ins rechte Licht gerückt

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Nicht mehr im Dunkeln tappen

Der intensive PSI-Terahertzlaser wurde speziell für künftige Anwendungen am SwissFEL entwickelt. Der Freie-Elektronen-Laser SwissFEL wird gerade am PSI gebaut und ab Ende 2016 in Betrieb genommen. Er wird Röntgenlichtpulse mit den Eigenschaften von Laserlicht erzeugen. Die nun mögliche Visualisierung von Terahertzlicht mit CCD-Sensoren wird eine Reihe von Vorteilen bringen. Die Terahertzlaser sollen im Zusammenspiel mit dem Röntgenlicht des SwissFEL eingesetzt werden. Will man zum Beispiel neue Materialien zur magnetischen Datenspeicherung erforschen, löst ein Terahertzlaserpuls die Änderung der Magnetisierung in einer Probe des zu untersuchenden Materials aus. Der Röntgenlaserpuls des SwissFEL durchleuchtet dann wenige Femtosekunden später die Probe. Damit kann man herausfinden, was sich in diesen Femtosekunden in der Probe getan hat.

Für die Forscher besonders interessant ist, dass mit den CCD-Sensoren nun Terahertzlicht in seiner Experimentierumgebung sichtbar wird. «Dadurch können wir die genaue räumliche Lage des Terahertzstrahls während des Experiments erfassen», betont Hauri. Zudem ist die Bildwiederholrate des CCD-Sensors ausreichend hoch, um mit der Geschwindigkeit, in der die Experimente am SwissFEL ablaufen, mithalten zu können. Denn der SwissFEL feuert 100 Röntgenlichtpulse pro Sekunde ab und mit jedem dieser Pulse wird ein eigenes Experiment durchgeführt. Nachdem die Forscher nun gezeigt haben, dass die Visualisierung von Terahertzlicht mit CCD-Sensoren prinzipiell funktioniert, geht es an die Weiterentwicklung der Idee. «Es ist natürlich möglich, CCD-Sensoren für bestimmte Anwendungen in der Forschung masszuschneidern», sagt Carlo Vicario, der das Experiment gemeinsam mit Mostafa Shalaby realisiert hat. Und auch für Anwendungen ausserhalb der Forschung sehen die Forscher grosses Potenzial. «CCD-Sensoren sind kostengünstig und robust. Für eine breite Anwendung müssten aber natürlich auch noch marktgeeignete Terahertzlaser mit ausreichender Intensität zur Verfügung stehen. Da aber CCD-Sensoren nicht nur mehr leisten, sondern auch weniger als ein Zehntel eines Bolometers kosten, werden sie in dem schnell wachsenden Terahertz-Wissenschaftszweig sicherlich rasch Fuss fassen», ist Hauri überzeugt. <<

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