Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Experimentalphysik

Betreuer: PD Dr. Josef Tiggesbäumker



Dipl.-Phys. Michael Kelbg
(e-mail: michael.kelbg@hotmail.com )

Laser-Induced Helium Nanoplasma Dynamics Studied by Electron and Ion Time-of-Flight Spectrometry

Ultrakurze Laserpulse eröffneten den Zugang zu Starkfeldphänomenen für die Experimentalphysik. Dies ermöglichte sowohl die Beobachtung, als auch die Kontrolle von physikalischen Prozessen in Atomen und Clustern. Nanosysteme zeichnen sich dabei durch ihre spezifische kollektive Elektronendynamik aus und ebnen damit den Weg für zahlreiche neue Anwendungen. Im Fokus dieser Arbeit liegen elektronische Prozesse in einem Helium-Nanoplasma. Mit Hilfe von Pump-Probe Experimenten konnte die zeitliche Entwicklung eines transienten Nanoplasmas bis in den Nanosekunden Bereich hinein beobachtet werden. Dabei konnte die Verteilung stark gebundener quasi-freier Elektronen im Plasmapotential abgebildet und die Desintegration des Plasmas durch Elektronen-Rekombination in Rydberg Zustände nachgewiesen werden.

Ultrashort laser pulses allowed to experimentally access strong-field phenomena. This enabled the observation as well as the control of physical processes within atoms and clusters. Specifically, nanosystems excel with their unique collective electron dynamics and pave the way for numerous novel applications. The focus of this thesis lies on electronic processes in a helium nanoplasma. The temporal development of a transient nanoplasma is studied using pump-probe experiments up to a nanosecond timescale. Thus, the distribution of strongly bound quasi-free electrons in the plasma potential is mapped and the disintegration of the plasma by electron recombination into Rydberg states is demonstrated.