Aufbau einer gepulsten Quelle polarisierter Elektronen - Institut für ...

46 Kapitel 3. Der Experimentaufbau
x 10 -11 mbar
H 2
H 2
O
CH 4
CO / N 2 CO 2
(a)
(b)
Abbildung 3.13: (a) Das Massenspektrum des Restgases in der Elektronenkanone nach
dem Ausheizen (b) Korona-Abschirmung mit Hochspannungswiderstand.
sich gezeigt, daß die Hauptleistung des Überschlags durch die Entladung der Kapazität
des Hochspannungskabels zustandekommt. Durch den Widerstand von 10 kΩ
wird der auf die Zentralelektrode fließende Strom auf maximal 10 A begrenzt. Der
dadurch auftretende Spannungsabfall bei 100 µA Strahlstrom beträgt 1 V und kann
gegen die Restwelligkeit des Netzgeräts vernachlässigt werden. Seit dem Einbau
des Widerstands trat kein heftiger Hochspannungsüberschlag mehr auf.
3.3.2 Simulationsrechnungen
Zur Modellierung des Elektronenstrahls in der Kanone wurden Simulationsrechnungen
mit dem Code MAFIA durchgeführt [79]. Dieses Programmpaket besteht
aus mehreren Modulen, die untereinander über eine Datei Daten austauschen. Für
die Simulationen der Elektronenkanone wurden die drei Module m (Erzeugung von
Gitter und Objekten), s (Berechnung der statischen Felder und Potentiale) und ts2
(Zweidimensionale Teilchensimulation) benutzt. Zur Einsparung von Computerresourcen
wurde nur eine Hälfte der Kanone in r-z-Geometrie berechnet. Das Programm
berücksichtigt die Rotationssymmetrie um die z-Achse.
Abbildung 3.14 zeigt das Ergebnis einer Feldberechnung mit dem Modul s. Bereiche
sehr hoher und sehr niedriger Feldstärke sind dunkel schattiert. Man erkennt
die an der Unterkante und an der Seite der Zentralelektrode (Pfeile) befindlichen
Zonen größter Feldstärke. Bei der Wartung der Kanone wurden Spuren der Überschläge
jedoch nur im seitlichen Bereich der Zentralelektrode (unterer Pfeil) festgestellt.
Weitere Ergebnisse der statischen Feldberechnungen sind in Anhang B.1