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

tung liefern. Die Gesamtleistung des Lasers verteilt sich auf die einzelnen
Pulse. Deshalb ist eine hohe Quantenausbeute notwendig, um eine genügend
hohe Ladung pro Elektronenpaket zu erreichen. Weiterhin kann mit einer
Cs 2 Te-Kathode hohe Stromdichten erzeugt werden. Darum wird Cs 2 Te als
Photokathode genutzt.
Die spektrale Verteilung der Quantenausbeute von Cs 2 Te ist in Abbildung
3.1 dargestellt. Die geringe Quantenausbeute bei Photonenenergien kleiner
als 3,5 eV wird durch eine zusätzliche Phase von Cs 2 Te erklärt [8] und ist
für praktische Anwendungen vernachlässigbar. Darum beträgt die Energieschwelle
für die Photoemission im wesentlichen E T = 3,5 eV. Mit steigender
Photonenenergie steigt die Quantenausbeute bis zu einer Energie von
6,6 eV. Oberhalb dieser Energie wird der Photoeffekt von Elektron-Elektron-
Streuung der optisch angeregten Elektronen beeinflusst; wobei die gestreuten
Elektronen kleinere Energien als die Schwellenenergie besitzen, die Quantenausbeute
verringert sich. Die Elektron-Elektron-Streuung kann nur ab einer
der doppelten Energielücke E G des Halbleiters entsprechenden Energie auftreten,
weil ein Elektron mindestens die Energie zum Überwinden der Energielücke
benötigt. Somit ergibt sich E G = 3,3 eV. Die Elektronenaffinität ist
E A = E T − E G = 0,2 eV.
Bei der Photonenenergie von 4,73 eV, welche der Laser von PITZ liefert,
ergibt sich eine hohe Quanteneffizienz (siehe Abbildung 3.1). Nach der Herstellung
wird eine Quanteneffizienz von mehr als 6 % erreicht. Während der
Nutzung der Kathode verringert sich die Quantenausbeute durch Reaktionen
mit Restgasmolekülen [8]. Die Restgaszusammensetzung und der Totaldruck
bestimmen die Nutzungsdauer der Kathode. Eine Verringerung der Quanteneffizienz
um einen Faktor 10 wurde nach 5 Monaten beobachtet [19].
Abbildung 3.2 zeigt die normierte Energieverteilung der emittierten Photoelektronen
für unterschiedliche Photonenenergien E P h . Das erste Maximum,
bezeichnet als P 1, ist unabhängig von der Photonenenergie. Es resultiert
aus einem indirekten Übergang mit 4,05 eV Endzustandsenergie. Dies
bedeutet eine hohe Elektronenkonzentration im Energieniveauschema bei dieser
Energie. Die zwei anderen Maxima (P 2 und P 3) verändern ihre Position
mit der Photonenenergie (siehe Abbildung 3.2). Sie entsprechen direkten
Übergängen. Die Endzustandsenergien sind
E P 2 = E P h − 0, 7 eV (3.1)
E P 3 = E P h − 1, 4 eV. (3.2)
Diese und weitere Energieniveaus sind nicht von Bedeutung für PITZ, weil
diese mit einer Photonenenergie von 4,73 eV nicht angeregt werden. Wird
die leichte Schiefe der Verteilung mit dem ersten Maximum in Abbildung 3.2
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