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In Kooperation mit dem Institut für Laser- und Plasmaphysik der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf werden am 200TW Hochleistungslasersystem ARCTURUS Untersuchungen zur Cluster-Laser-Wechselwirkung, zum Prinzip der laserinduzierten Ionenbeschleunigung sowie zur Produktion hochenergetischer Röntgenstrahlung unternommen.

ARCTURUS ist ein Ultrakurzpulslaser mit einer Pulsdauer von 30 fs, dessen Pulse mithilfe der Technik der Chirped Pulse Amplification auf eine Energie von bis zu 7 J verstärkt werden können. Mit einer Fokusbreite von ungefähr 5 µm können enorme Intensitäten im Bereich von 10²⁰ W/cm² erreicht werden.

Konventionelle Targets für ein solches Lasersystem sind Folien- oder Gas-Targets, mit denen Ionen auf Energien von bis zu mehreren 10 MeV beschleunigt werden können. Das Einsatzgebiet dieser Targets ist jedoch begrenzt, da Folientargets laufend gewechselt werden müssen und Gastargets nur die Wechselwirkung mit einzelnen Atomen oder Molekülen erlauben.

Cluster-Jet Targets bieten eine elegante Möglichkeit, die Nachteile beider herkömmlichen Technologien zu kompensieren, indem sie einen kontinuierlichen Strom von Partikeln im Nano- bis Mikrometerbereich erzeugt.

Zur Untersuchung der Laser-Cluster Wechselwirkung hat die AG Khoukaz ein spezielles Cluster-jet Target (MCT-D) konstruiert und aufgebaut. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme in Münster wurde MCT-D am ARCTURUS-Laser in Düsseldorf installiert und wird seitdem für hochaktuelle Forschung, unter anderem im Bereich der plasma-basierten Protonenbeschleunigung, verwendet, wobei Protonenenergien im Bereich von mehreren MeV detektiert worden sind.