PhdThesis Lipka eng - Photo Injector Test Facility at DESY, Location ...

Kapitel 3
Longitudinaler Phasenraum
Der longitudinale Phasenraum eines Elektronenpaketes wird von der Laserpulsform,
den Eigenschaften der Photoelektronen nach der Emission und
dem beschleunigenden Feld bestimmt. In diesem Kapitel werden zuerst die
Eigenschaften der Photoelektronen nach dem Austritt von der Photokathode,
die für den longitudinalen Phasenraum relevant sind, gezeigt. Danach folgt
die theoretische Beschreibung der Beschleunigung der Elektronen im Hohlraumresonator.
Der longitudinale Phasenraum und die longitudinale Emittanz
werden definiert. Der Einfluss der Variation der Hochfrequenz und der
Raumladung auf den longitudinalen Phasenraum wird theoretisch beschrieben.
Eine Simulation zur Berechnung der Bewegung des Elektronenpaketes
durch den Teststand wird vorgestellt und Beispielergebnisse gezeigt.
3.1 Erzeugung des Elektronenpaketes
Die Erzeugung des Elektronenpaketes bei Hochfrequenz-Photoinjektoren erfolgt
durch den Photoeffekt an der Kathode im Hohlraumresonator. Der Photoeffekt
wird in drei Schritten beschrieben: optische Anregung der Elektronen,
Wanderung der Elektronen zur Oberfläche des Festkörpers (mit oder
ohne Streuung) und, bei genügend hohem Elektronenimpuls, Überwindung
der Oberflächenbarriere.
Die Photokathoden werden in zwei Kategorien eingeteilt: metallische und
halbleitende Kathoden. Metallische Kathoden zeichnen sich durch lange Nutzungsdauer
aus. Das Verhältnis zwischen der Anzahl von erzeugten Elektronen
und einfallendem Photon (Quantenausbeute) ist bei diesen Kathoden
von der Größenordnung von bis zu 10 −4 . Im Gegensatz dazu besitzen Halbleiterkathoden
eine kürzere Nutzungdauer mit höherer Quantenausbeute (siehe
Abbildung 3.1). Verschiedene Halbleiter (Alkaliantimonide, Cäsiumiodide
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