Kurzfassung
Der wachsende Platzbedarf konventioneller Beschleuniger hat in den letzten Jahren zu einer Ausweitung der Forschung an neuartigen Beschleunigertechnologien geführt. Plasmabasierte Beschleuniger bieten das Potenzial eines kompakten Beschleunigers mit Gradienten, die die
GV m−1-Marke überschreiten, und zur Erweiterung der Verfügbarkeit hochenergetischer Strahlen geladener Teilchen. Es sind jedoch noch erhebliche Forschungs- und Entwicklungsar- beiten erforderlich, um die Technologie in ein betriebsbereites System zu überführen. Ein solcher Aspekt ist die Erzeugung, das Einfangen und die Beschleunigung eines Teilchenpakets
in diesen intensiven Feldern, mit dem sich diese Arbeit befasst. Während viele Techniken ex- istieren, die sich in verschiedenen Entwicklungsstadien befinden, konzentriert sich diese Ar-
beit auf eine einzige. In dieser Arbeit werden die erforderlichen Schritte zur Durchführung
der ersten stabilen Demonstration der laserausgelösten Density-Down-Ramp Injektion beschrieben. Diese Schritte umfassen eine Machbarkeitsstudie, in der der Raum der Versuchsparameter
und der Versuchsaufbau untersucht werden, gefolgt von den Versuchsergebnissen, die die Stabilität und die Kontrolle durch die verwendeten Methoden belegen.
The expanding footprint of conventional accelerators in recent years has motivated a similar expansion of research into novel accelerator technologies. Plasma-based accelerators offer the potential of a compact accelerator with gradients exceeding the GV m−1 mark and to therefore an increased availability of high-energy charged-particle beams. However, a significant amount of research and development is still required in order to bring the technology into a state with the high degree of reliability required from modern accelerators. Once such aspect is the production, trapping and acceleration of a witness bunch within these intense fields, which this thesis aims to address. While many techniques exist and are in various states of development, this thesis centres on just one. Here the steps required to carry out the first stable demonstration of Laser Triggered Density Down-ramp injection are outlined. These steps include a feasibility study exploring the experimental parameter space and the set-up of the experiment, followed by the experimental results demonstrating the stability and control offered by the methods used.