Erzeugung intensiver hochpolarisierter Elektronenstrahlen mit hoher ...

1. Die Quelle spinpolarisierter Elektronen am MAMI-Beschleuniger
am Experiment erreicht.
Die Messkampagnen der Neutronformfaktorexperimente konnten auf dieser Basis bis
1996 erfolgreich zu Ende geführt werden [5],[6],[7].
Zu dieser Zeit war klar, dass der polarisierte Strahlbetrieb von einem ”
Ausnahmezustand“
zu einem Standard werden musste, da inzwischen alle Arbeitsgruppen am Institut
für Kernphysik ein Experimentierprogramm mit polarisierten Elektronen aufgelegt
hatten. Die höchsten Anforderungen stellte dabei das bereits im Vorwort erwähnte Experiment
zur Paritätsverletzung (A4). Unter anderem wurde den Planungen ein Qualitätsfaktor
von Q =12μA zugrundegelegt, was in einer Messzeit von etwa 1000 Stunden
eine ausreichende statistische Signifikanz des Resultats ergeben sollte. Zusätzlich wurde
verlangt, die absoluten Strahlparameterfluktuationen um eine, sowie helizitätskorrelierte
Intensitätsfluktuationen um etwa zwei Größenordnungen zu reduzieren (siehe hierzu
Kapitel 3).
Um die sich abzeichnenden Anforderungen zu erfüllen, mussten folgende Probleme
gelöst werden:
1. Injektionsproblem: DiehoheStrahlqualität der Elektronenquelle konnte während
des Strahltransports zum Injektorlinearbeschleuniger nicht aufrechterhalten werden.
Auch erforderte die mangelnde zeitliche Stabilität des Strahltransports häufige
Unterbrechungen zum Zwecke der Neujustierung des Strahls.
2. Transmissionsproblem: Die Strahltransmission war wegen der begrenzten longitudinalen
Akzeptanz auf etwa 10-15% beschränkt.
3. Lebensdauerproblem: Selbst bei vollständiger Transmission wäre ab Strahlströmen
von 20 Mikroampère die Betriebsperiode der Photokathoden wegen der begrenzten
emittierbaren Ladung zu kurz gewesen. Die emittierbare Ladung während der
Lebensdauer“ der Photokathode musste bedeutend erhöht werden.
”
Die Injektionsthematik wurde in weiten Teilen durch die Dissertationsarbeit von M.
Steigerwald gemeistert [24],[25]. Im nächsten Abschnitt wird daher der Aufbau des Injektionssystems
nur insoweit besprochen, als es zum Verständnis der weiteren Probleme
notwendig ist. Nur die seither neu entwickelte Niederenergiespinrotation wird im Detail
dargestellt. Die darauf folgenden Abschnitte bieten einen ausführlichen Überblick über
die Lösung der beiden letztgenannten Probleme.
1.3. Das Injektionsproblem
Die elektronenoptischen Eigenschaften der Photoquelle und des 100 keV Strahltransportsystems
sind bereits dargestellt worden [17],[18], so dass es hier genügt, die Anforderungen
und Resultate zu referieren. Im Bezug auf einige spezielle Aspekte sind allerdings
seither neue Erkenntnisse erzielt worden, die im Anhang B zusammengestellt sind. Im
folgenden wird an entsprechenden Stellen darauf verwiesen.
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