In der Entwicklung zukuenftiger Teilchenbeschleuniger werden extrem hohe Strahlstroeme fuer Anwendungen wie die Erzeugung von Spallationsneutronen, intensiven Neutrino - oder Kaonstrahlen, die Aufbereitung von radioaktivem Abfall oder die schwerionengetriebene Inertialfusion (IFE) eine Schluesselrolle spielen. Die Strahlparameter sind besonders in der Traegheitsfusion sehr anspruchsvoll, wo Ionenstrahlen mit einigen zehn kA Strahlstrom und Spitzenleistungen von bis zu 1014 W ueber mehrere Meter durch eine Reaktorkammer auf ein Fusionstarget von der Groesse nur weniger mm fokussiert werden muessen. Hochstrom-Plasmakanaele bieten attraktive Eigenschaften fuer den Transport intensiver, raumladungsdominierter Ionenstrahlen. Ein genuegend dichtes Plasma kann sowohl den Strahlstrom, als auch die Raumladung des Strahls neutralisieren. Diese Arbeit beschreibt Experimente an Entladungskanaelen, die auf den Transport von intensiven Ionenstrahlen zugeschnitten sind und an der Gesellschaft fuer Schwerionenforschung mbH (GSI) in Darmstadt und dem Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in Berkeley durchgefuehrt wurden. In beiden Experimenten werden stabile Entladungskanaele durch einen Laserstrahl eingeleitet, der kurz vor der Entladung in die Kammer eingestrahlt wird. Waehrend in Berkeley ein UV-Laser eine Spur von Elektronen hinterlaesst, die durch resonante Zweiphoton-Absorption erzeugt werden, wird an der GSI ein Infrarotlaser benutzt um Ammoniak-Gas resonant aufzuheizen. Das erhitzte Gas expandiert und hinterlaesst einen Kanal mit geringerer Gasdichte und somit bevorzugten Bedingungen fuer einen Entladungsdurchbruch. In Experimenten am UNILAC Linearbeschleuniger der GSI wurden Entladungskanaele zum ersten Mal auch durch den Ionenstrahl selbst initiiert, der das Gas in der Kammer entlang der spaeteren Entladungsachse ionisiert. Die Kanaele, die auf diese verschiedenen Weisen erzeugt wurden, zeigen in einem breiten Parameterbereich sehr hohe hydrodynamische Stabilitaet. Um das Plasma genauer zu charakterisieren wurden verschiedene Diagnoseverfahren entwickelt und eingesetzt. Mit einem Zweifarbeninterferometer wurde die Elektrondichte im Plasma ortsaufgeloest bestimmt. Dabei ergaben sich Werte um die 1017 bis 1018 cm-3. Daneben wurden mit dem selben Interferometer auch der lasererzeugte Kanal mit reduzierter Dichte sowie eine radial expandierende Druckwelle beobachtet die wahrscheinlich zur Stabilitaet der Entladung beitraegt. Die Druckwelle wurde detailiert mit einer Schlierendiagnostik vermessen. Das Plasmaeigenleuchten wurde im sichtbaren Wellenlaengenbereich spektral aufgeloest untersucht. Es wurde ein Ratenmodell fuer ein Stickstoffplasma entwickelt und aus Vergleichen der experimentellen mit berechneten Spektren eine Elektronentemperatur von maximal 7 eV abgeschaetzt. In Berkeley wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Faraday-Polarimeter aufgebaut mit dem das Magnetfeld im Plasma aus der Rotation der Polarisationsrichtung eines CO2-Lasers bestimmt wird. Erste Ergebnisse zeigen, dass der Stromfluss auf einen engen Kanal von circa 1 cm Durchmesser beschraenkt ist. Desweiteren wurden Experimente mit gekreuzten Kanaelen erfolgreich durchgefuehrt. Dies ist fuer die Anwendung in einem zukuenftigen Fusionsreaktor von Bedeutung, da zwei identische Ionenstrahlen von entgegengesetzter Richtung nur in einem solchen Plasmasystem auf das Target transportiert werden koennen. Es wurden stabile L, T und X-foermige Entladungskanaele erzeugt. Um die Tauglichkeit dieser Kanaele fuer den Ionenstrahltransport zu demonstrieren, wurde ein 660 MeV Ni+12 Strahl vom UNILAC Beschleuniger durch einen T-Kanal tranportiert und die ionenoptischen Eigenschaften untersucht. | German |