High Power Laser Science and Engineering, Volume. 11, Issue 6, 06000e68(2023)

OCTOPOD: single-bunch tomography for angular-spectral characterization of laser-driven protons

M. Reimold1,2,5, S. Assenbaum1,2, E. Beyreuther1,3, E. Bodenstein3, F.-E. Brack1, C. Eisenmann1, F. Englbrecht4, F. Kroll1, F. Lindner4, U. Masood1, J. Pawelke1,3, U. Schramm1,2, M. Schneider1,2,3, M. Sobiella1, M. E. P. Umlandt1,2, M. Vescovi1,2, K. Zeil1, T. Ziegler1,2, and J. Metzkes-Ng1、*
Author Affiliations
  • 1Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf, Dresden, Germany
  • 2Technische Universität Dresden, Dresden, Germany
  • 3OncoRay – National Center for Radiation Research in Oncology, Dresden, Germany
  • 4Ludwig-Maximilians-Universität München, Garching/München, Germany
  • 5Currently at: Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, Germany
  • show less
    References(46)

    [1] F. Albert, M. E. Couprie, A. Debus, M. C. Downer, J. Faure, A. Flacco, L. A. Gizzi, T. Grismayer, A. Huebl, C. Joshi, M. Labat, W. P. Leemans, A. R. Maier, S. P. Mangles, P. Mason, F. Mathieu, P. Muggli, M. Nishiuchi, J. Osterhoff, P. P. Rajeev, U. Schramm, J. Schreiber, A. G. Thomas, J. L. Vay, M. Vranic, K. Zeil. New J. Phys., 23, 031101(2021).

    [2] F. Kroll, F.-E. Brack, C. Bernert, S. Bock, E. Bodenstein, K. Brüchner, T. E. Cowan, L. Gaus, R. Gebhardt, U. Helbig, L. Karsch, T. Kluge, S. Kraft, M. Krause, E. Lessmann, U. Masood, S. Meister, J. Metzkes-Ng, A. Nossula, J. Pawelke, J. Pietzsch, T. Püschel, M. Reimold, M. Rehwald, C. Richter, H.-P. Schlenvoigt, U. Schramm, M. E. P. Umlandt, T. Ziegler, K. Zeil, E. Beyreuther. Nat. Phys., 18, 316(2022).

    [3] P. Chaudhary, G. Milluzzo, H. Ahmed, B. Odlozilik, A. McMurray, K. M. Prise, M. Borghesi. Front. Phys., 9, 1(2021).

    [4] M. Barberio, S. Veltri, M. Scisciò, P. Antici. Sci. Rep., 7, 40415(2017).

    [5] P. Sommer, J. Metzkes-Ng, F.-E. Brack, T. E. Cowan, S. D. Kraft, L. Obst, M. Rehwald, H.-P. Schlenvoigt, U. Schramm, K. Zeil. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 054002(2018).

    [6] K. Zeil, J. Metzkes, T. Kluge, M. Bussmann, T. E. Cowan, S. D. Kraft, R. Sauerbrey, U. Schramm. Nat. Commun., 3, 874(2012).

    [7] K. Harres, M. Schollmeier, E. Brambrink, P. Audebert, A. Blažević, K. Flippo, D. C. Gautier, M. Geißel, B. M. Hegelich, F. Nürnberg, J. Schreiber, H. Wahl, M. Roth. Rev. Sci. Instrum., 79, 093306(2008).

    [8] D. C. Carroll, P. Brummitt, D. Neely, F. Lindau, O. Lundh, C. G. Wahlström, P. McKenna. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 620, 23(2010).

    [9] D. Jung, R. Hrlein, D. Kiefer, S. Letzring, D. C. Gautier, U. Schramm, C. Hbsch, R. Hm, B. J. Albright, J. C. Fernandez, D. Habs, B. M. Hegelich. Rev. Sci. Instrum., 82, 013306(2011).

    [10] P. R. Bolton, M. Borghesi, C. Brenner, D. C. Carroll, C. De Martinis, F. Fiorini, A. Flacco, V. Floquet, J. Fuchs, P. Gallegos, D. Giove, J. S. Green, S. Green, B. Jones, D. Kirby, P. McKenna, D. Neely, F. Nuesslin, R. Prasad, S. Reinhardt, M. Roth, U. Schramm, G. G. Scott, S. Ter-Avetisyan, M. Tolley, G. Turchetti, J. J. Wilkens. Phys. Med., 30, 255(2014).

    [11] M. Würl, F. S. Englbrecht, S. Lehrack, C. Gianoli, F. H. Lindner, T. F. Rösch, D. Haffa, F. Olivari, M. Petasecca, M. L. Lerch, A. Pogossov, L. T. Tran, W. Assmann, J. Schreiber, A. B. Rosenfeld, K. Parodi. Rev. Sci. Instrum., 89, 123302(2018).

    [12] G. Milluzzo, V. Scuderi, A. Alejo, A. G. Amico, N. Booth, M. Borghesi, G. A. Cirrone, G. Cuttone, D. Doria, J. Green, S. Kar, G. Korn, G. Larosa, R. Leanza, D. Margarone, P. Martin, P. McKenna, G. Petringa, J. Pipek, L. Romagnani, F. Romano, A. Russo, F. Schillaci. Rev. Sci. Instrum., 90, 083303(2019).

    [13] M. Salvadori, F. Consoli, C. Verona, M. Cipriani, M. P. Anania, P. L. Andreoli, P. Antici, F. Bisesto, G. Costa, G. Cristofari, R. De Angelis, G. Di Giorgio, M. Ferrario, M. Galletti, D. Giulietti, M. Migliorati, R. Pompili, A. Zigler. Sci. Rep., 11, 3071(2021).

    [14] M. Reimold, S. Assenbaum, C. Bernert, E. Beyreuther, F.-E. Brack, L. Karsch, S. Kraft, F. Kroll, M. Loeser, A. Nossula, J. Pawelke, T. Püschel, H.-P. Schlenvoigt, U. Schramm, M. Umlandt, K. Zeil, T. Ziegler, J. Metzkes-Ng. Sci. Rep., 12, 21488(2022).

    [15] F. Nürnberg, M. Schollmeier, E. Brambrink, A. Blažević, D. C. Carroll, K. Flippo, D. C. Gautier, M. Geibel, K. Harres, B. M. Hegelich, O. Lundh, K. Markey, P. McKenna, D. Neely, J. Schreiber, M. Roth. Rev. Sci. Instrum., 80, 033301(2009).

    [16] J. S. Green, M. Borghesi, C. M. Brenner, D. C. Carroll, N. P. Dover, P. S. Foster, P. Gallegos, S. Green, D. Kirby, K. J. Kirkby, P. McKenna, M. J. Merchant, Z. Najmudin, C. A. J. Palmer, D. Parker, R. Prasad, K. E. Quinn, P. P. Rajeev, M. P. Read, L. Romagnani, J. Schreiber, M. J. V. Streeter, O. Tresca, C.-G. Wahlström, M. Zepf, D. Neely. Proc. SPIE, 8079, 807919(2011).

    [17] J. Metzkes, L. Karsch, S. D. Kraft, J. Pawelke, C. Richter, M. Schürer, M. Sobiella, N. Stiller, K. Zeil, U. Schramm. Rev. Sci. Instrum., 83, 123301(2012).

    [18] J. Metzkes, K. Zeil, S. D. Kraft, L. Karsch, M. Sobiella, M. Rehwald, L. Obst, H. P. Schlenvoigt, U. Schramm. Rev. Sci. Instrum., 87, 083310(2016).

    [19] N. P. Dover, M. Nishiuchi, H. Sakaki, M. A. Alkhimova, A. Y. Faenov, Y. Fukuda, H. Kiriyama, A. Kon, K. Kondo, K. Nishitani, K. Ogura, T. A. Pikuz, A. S. Pirozhkov, A. Sagisaka, M. Kando, K. Kondo. Rev. Sci. Instrum., 88, 073304(2017).

    [20] M. Huault, D. De Luis, J. I. Apiñaniz, M. De Marco, C. Salgado, N. Gordillo, C. Gutiérrez Neira, J. A. Pérez-Hernández, R. Fedosejevs, G. Gatti, L. Roso, L. Volpe. High Power Laser Sci. Eng, 7, e60(2019).

    [21] K. M. Schwind, E. Aktan, R. Prasad, M. Cerchez, D. Eversheim, O. Willi, B. Aurand. Rev. Sci. Instrum., 90, 053307(2019).

    [22] M. J.-E. Manuel, H. Tang, B. K. Russell, L. Willingale, A. Maksimchuk, J. S. Green, E. L. Alfonso, J. Jaquez, L. Carlson, D. Neely, T. Ma. Rev. Sci. Instrum., 91, 103301(2020).

    [23] M. Hesse, T. Ebert, M. Zimmer, S. Scheuren, M. Roth. Rev. Sci. Instrum., 92, 093302(2021).

    [24] D. A. Mariscal, B. Z. Djordjevíc, E. S. Grace, R. Hollinger, T. Ma, G. G. Scott, H. Song, R. A. Simpson, J. J. Rocca, S. Wang. Plasma Phys. Control. Fusion, 63, 114003(2021).

    [25] D. Haffa, R. Yang, J. Bin, S. Lehrack, F. E. Brack, H. Ding, F. S. Englbrecht, Y. Gao, J. Gebhard, M. Gilljohann, J. Götzfried, J. Hartmann, S. Herr, P. Hilz, S. D. Kraft, C. Kreuzer, F. Kroll, F. H. Lindner, J. Metzkes-Ng, T. M. Ostermayr, E. Ridente, T. F. Rösch, G. Schilling, H. P. Schlenvoigt, M. Speicher, D. Taray, M. Würl, K. Zeil, U. Schramm, S. Karsch, K. Parodi, P. R. Bolton, W. Assmann, J. Schreiber. Sci. Rep., 9, 6714(2019).

    [26] S. Gerlach, F. Balling, A. K. Schmidt, F. E. Brack, F. Kroll, M. Reimold, U. Schramm, M. Speicher, K. Zeil, K. Parodi, J. Schreiber. High Power Laser Sci. Eng, 11, e38(2023).

    [27] L. Archambault, F. Poenisch, N. Sahoo, D. Robertson, A. Lee, M. T. Gillin, R. Mohan, S. Beddar. Med. Phys., 39, 1239(2012).

    [28] N. U. Schramm, G. Ebel, U. Engeland, T. Schurrat, M. Béhé, T. M. Behr. IEEE Nucl. Sci. Symp. Med. Imag. Conf., 2, 774(2002).

    [29] B. Schmitz, M. Metternich, O. Boine-Frankenheim. Rev. Sci. Instrum., 93, 093306(2022).

    [30] U. Schramm, M. Bussmann, A. Irman, M. Siebold, K. Zeil, D. Albach, C. Bernert, S. Bock, F. Brack, J. Branco, J. P. Couperus, T. E. Cowan, A. Debus, C. Eisenmann, M. Garten, R. Gebhardt, S. Grams, U. Helbig, A. Huebl, T. Kluge, A. Köhler, J. M. Krämer, S. Kraft, F. Kroll, M. Kuntzsch, U. Lehnert, M. Loeser, J. Metzkes, P. Michel, L. Obst, R. Pausch, M. Rehwald, R. Sauerbrey, H. P. Schlenvoigt, K. Steiniger, O. Zarini. J. Phys. Conf. Ser, 874, 012028(2017).

    [31] T. Ziegler, D. Albach, C. Bernert, S. Bock, F. E. Brack, T. E. Cowan, N. P. Dover, M. Garten, L. Gaus, R. Gebhardt, I. Goethel, U. Helbig, A. Irman, H. Kiriyama, T. Kluge, A. Kon, S. Kraft, F. Kroll, M. Loeser, J. Metzkes-Ng, M. Nishiuchi, L. Obst-Huebl, T. Püschel, M. Rehwald, H. P. Schlenvoigt, U. Schramm, K. Zeil. Sci. Rep., 11, 7338(2021).

    [32] S. Reinhardt, W. Draxinger, J. Schreiber, W. Assmann. J. Instrum., 8, P03008(2013).

    [33] F. S. Englbrecht, M. Würl, F. Olivari, A. Ficorella, C. Kreuzer, F. H. Lindner, M. D. Palma, L. Pancheri, G.-F. D. Betta, J. Schreiber, A. Quaranta, K. Parodi. Radiat. Protect. Dosimetry, 180, 291(2018).

    [34] F. H. Lindner, J. H. Bin, F. Englbrecht, D. Haffa, P. R. Bolton, Y. Gao, J. Hartmann, P. Hilz, C. Kreuzer, T. M. Ostermayr, T. F. Rösch, M. Speicher, K. Parodi, P. G. Thirolf, J. Schreiber. Rev. Sci. Instrum., 89, 013301(2018).

    [35] M. Bertero, P. Boccacci. A&A, 437, 369(2005).

    [36] S. Helmbrecht, M. Baumann, W. Enghardt, F. Fiedler, M. Krause, A. Lühr. J. Instrum., 11, T11001(2016).

    [37] S. E. Anderson, M. P. Grams, H. W. C. Tseung, K. M. Furutani, C. J. Beltran. Phys. Med. Biol., 64, 055015(2019).

    [38] G. Battistoni, J. Bauer, T. T. Boehlen, F. Cerutti, M. P. Chin, R. Dos Santos Augusto, A. Ferrari, P. G. Ortega, W. Kozlowska, G. Magro, A. Mairani, K. Parodi, P. R. Sala, P. Schoofs, T. Tessonnier, V. Vlachoudis. Front. Oncol., 6, 116(2016).

    [39] J. Birks. The Theory and Practice of Scintillation Counting(1964).

    [40] B. Braizinha, J. H. Esterline, H. J. Karwowski, W. Tornow. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 623, 1046(2010).

    [41] A. Higginson, R. J. Gray, M. King, R. J. Dance, S. D. Williamson, N. M. Butler, R. Wilson, R. Capdessus, C. Armstrong, J. S. Green, S. J. Hawkes, P. Martin, W. Q. Wei, S. R. Mirfayzi, X. H. Yuan, S. Kar, M. Borghesi, R. J. Clarke, D. Neely, P. McKenna. Nat. Commun., 9, 724(2018).

    [42] F. E. Brack, F. Kroll, L. Gaus, C. Bernert, E. Beyreuther, T. E. Cowan, L. Karsch, S. Kraft, L. A. Kunz-Schughart, E. Lessmann, J. Metzkes-Ng, L. Obst-Huebl, J. Pawelke, M. Rehwald, H. P. Schlenvoigt, U. Schramm, M. Sobiella, E. R. Szabó, T. Ziegler, K. Zeil. Sci. Rep., 10, 9118(2020).

    [43] S. Jalas, M. Kirchen, P. Messner, P. Winkler, L. Hübner, J. Dirkwinkel, M. Schnepp, R. Lehe, A. R. Maier. Phys. Rev. Lett., 126, 104801(2021).

    [44] B. Loughran, M. J. V. Streeter, H. Ahmed, S. Astbury, M. Balcazar, M. Borghesi, N. Bourgeois, C. B. Curry, S. J. D. Dann, S. DiIorio, N. P. Dover, T. Dzelzanis, O. C. Ettlinger, M. Gauthier, L. Giuffrida, G. D. Glenn, S. H. Glenzer, J. S. Green, R. J. Gray, G. S. Hicks, C. Hyland, V. Istokskaia, M. King, D. Margarone, O. McCusker, P. McKenna, Z. Najmudin, C. Parisuaña, P. Parsons, C. Spindloe, D. R. Symes, A. G. R. Thomas, F. Treffert, N. Xu, C. A. J. Palmer. , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , and , High Power Laser Sci. Eng. , ()., 11, e35(2023).

    [45] A. Jeandet, S. W. Jolly, A. Borot, B. Bussière, P. Dumont, J. Gautier, O. Gobert, J.-P. Goddet, A. Gonsalves, A. Irman, W. P. Leemans, R. Lopez-Martens, G. Mennerat, K. Nakamura, M. Ouillé, G. Pariente, M. Pittman, T. Püschel, F. Sanson, F. Sylla, C. Thaury, K. Zeil, F. Quéré. Opt. Express, 30, 3262(2022).

    [46] L. Romagnani, J. Fuchs, M. Borghesi, P. Antici, P. Audebert, F. Ceccherini, T. Cowan, T. Grismayer, S. Kar, A. Macchi, P. Mora, G. Pretzler, A. Schiavi, T. Toncian, O. Willi. Phys. Rev. Lett., 95, 195001(2005).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    M. Reimold, S. Assenbaum, E. Beyreuther, E. Bodenstein, F.-E. Brack, C. Eisenmann, F. Englbrecht, F. Kroll, F. Lindner, U. Masood, J. Pawelke, U. Schramm, M. Schneider, M. Sobiella, M. E. P. Umlandt, M. Vescovi, K. Zeil, T. Ziegler, J. Metzkes-Ng. OCTOPOD: single-bunch tomography for angular-spectral characterization of laser-driven protons[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(6): 06000e68

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Special Issue:

    Received: Mar. 31, 2023

    Accepted: Jun. 28, 2023

    Published Online: Oct. 18, 2023

    The Author Email: J. Metzkes-Ng (j.metzkes-ng@hzdr.de)

    DOI:10.1017/hpl.2023.55

    Topics