Das PRIOR-II „Protonenmikroskop für FAIR“ ist die einzige Anlage für Protonenradiographie in Europa, die einer breiten internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft für Experimente zu Materiezuständen mit hoher Energiedichte (HED) und darüber hinaus zugänglich ist. Das System basiert auf einem normalleitenden Hochgradienten-Quadrupol-Quadruplett und ist in der Lage, Hochgeschwindigkeitsprozesse in dichter Materie bis zu 100g/cm² mit einer räumlichen Auflösung im µm-Bereich und einer zeitlichen Auflösung im Nanosekundenbereich abzubilden. Je nach Experiment und individuellen Anforderungen kann die Anlage mit Protonen von 0,4GeV bis 4,5GeV oder mit leichten Ionen (bis hin zu Stickstoff) von 0,2GeV/u bis 1,5GeV/u betrieben werden.

Protonenradiographie ist eine nicht-invasive Diagnosemethode, die sich besonders für die Untersuchung extremer Materiezustände eignet, die durch Schockkompression von makroskopischen Proben erreicht werden können. Sie ist daher für die Untersuchung der Materialfestigkeit oder des dynamischen Verhaltens von funktionalen Materialien geeignet, oder auch für Messungen der Zustandsgleichung (EOS) von heterogenen Verbundwerkstoffen. Dies ist möglich, da zusätzlich zur hochgeschwindigkeits- und hochauflösenden Bildgebung eine 2D-Flächendichtekarte der zu untersuchenden Materie aufgenommen werden kann. Während die Genauigkeit der relativen Flächendichterekonstruktion je nach Versuchsgeometrie typischerweise <1% beträgt, ist die absolute Dichterekonstruktion mit einer Genauigkeit von etwa 2%+ möglich. Weitere Informationen über PRIOR-II sind in [1] zu finden.

Die Anlage ist seit 2021 bei der GSI in Betrieb und hat bereits mehrere Kampagnen in den Forschungsbereichen Plasmaphysik, Materialwissenschaften und Medizinphysik abgeschlossen.

Experimentvorschläge für PRIOR-II können über den GSI PPAC (gate.gsi.de) eingereicht werden. Bevor Sie einen Antrag einreichen, lesen Sie bitte zunächst das „How-To-PRIOR“-Handbuch und kontaktieren Sie unser Team.

Kleine Armbanduhr mit Messinggehäuse, aufgenommen mit PRIOR-II an der GSI mit 4,5 GeV Protonen. Das Bild veranschaulicht die Bildqualität und den Dichtekontrast, den PRIOR-II liefern kann.