Intensive Schwerionenstrahlen sind ein hervorragendes Werkzeug, um Materie hoher Energiedichte (HED = High Energy Density) in makroskopischen Volumina zu erzeugen, in denen nahezu homogene physikalische Bedingungen herrschen. Die Untersuchung von Materie unter extremen physikalischen Bedingungen in Bezug auf Dichte, Temperatur und Druck ist von fundamentalem Interesse für die Forschung auf den Gebieten der Plasmaphysik, Atomphysik, Astrophysik und Geophysik, sowie für Forschung und Anwendungen auf dem Gebiet der Inertialfusion. Erst kürzlich wurde eine Reihe von Experimenten zu Materie im Zustand hoher Energiedichte, die durch Schwerionenstrahlen erzeugt wurde, bei der GSI Darmstadt am Messplatz HHT durchgeführt. Bei diesen Experimenten wurden makroskopische, metallische Targets von intensiven Schwerionenstrahlen homogen, quasi-isochor geheizt, wobei Materiezustände hoher Energiedichte und hoher Entropie entstehen. Das geheizte Targetmaterial expandiert isentropisch und durchläuft dabei Zustände von grossem physikalischem Interesse, die sich sowohl im Bereich der Verdampfungskurve, des Zweiphasen-Flussigkeit-Gas-Zustands als auch im Bereich des kritischen Punkts des Phasendiagramms befinden. Die fundamentalen thermodynamischen Eigenschaften des Targets wurden dabei sowohl während der Aufheizungs- als auch der Ausdehnungsphase gemessen. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die dynamische Temperaturmessung des Targetmaterials während der Bestrahlung mit Schwerionenstrahlen. Im Zuge diese Arbeit wurde ein schnelles Mehrkanal-Pyrometer entwickelt und während mehrerer Strahlzeiten erfolgreich getestet und eingesetzt. Das Pyrometer erlaubt es sogenannte "Brightnesstemperaturen" (die Temperatur bei der die gemessene Strahlungsleistung der eines schwarzen Korpers in diesem Frequenzbereich entspricht) bei 12 Wellenlängen zu messen, wobei die zeitliche Auflösung im Nanosekundenbereich und die räumliche Auflösung im Mikrometerbereich liegt. Die "Brightnesstemperaturen" werden durch die Auswertung der Planckschen Strahlungsverteilung im sichtbaren und nahen-infrarot Spektralbereich bestimmt. Die gesamte emittierte Strahlung des aufgeheizten Targets, die vom Pyrometer über alle 12 Wellenlängen gemessen wird, erlaubt es auch eine physikalische Temperatur des Targets zu definieren. Dies geschieht durch Anpassung der Temperatur an unterschiedliche theoretische Modelle für die Emission im betrachteten Spektralbereich. In den hier durchgeführten HED-Experimenten mit Schwerionenstrahlen wurden zum ersten Mal Targettemperaturen, die zwischen 1000 K — 12000 K lagen, gemessen. Zusätzlich zu der Temperatur wurde die Geschwindigkeit der Expansion der Targetmaterie gemessen, dies geschah mit einem Backlighting/Schattenwurf-Messystem, das auf einer Aufzeichnung der Emission des Targetmaterials mit einer Streakkamera basiert. Für das Targetmaterial Blei wurden Expansionsgeschwindigkeiten bis zu 2600 m/s gemessen, für Wolfram war die Expansionsgeschwindigkeit mit bis zu 1700 m/s geringer. Diese Arbeit stellt die ersten experimentellen Resultate vor, die für Temperaturmessungen im Bereich von Materie hoher Energiedichte, erzeugt durch Schwerionenstrahlen, erzielt werden konnten. Das in diesem Rahmen entwickelte schnelle Mehrkanalpyrometer ist unentbehrlich, sowohl für die momentan laufenden und in Zukunft geplanten HED Experimente bei GSI und auch im Hinblick auf das zukünftige FAIR Projekt. Genauso sind die gewonnenen experimentellen Daten und die während dieser Arbeit entwickelten Diagnostiken richtungsweisend für die geplanten HED-Experimente bei GSI und die zukünftigen Experimente beim FAIR-Projekt. | German |