Erzeugung intensiver hochpolarisierter Elektronenstrahlen mit hoher ...

1. Die Quelle spinpolarisierter Elektronen am MAMI-Beschleuniger
Parameter Symbol Wert
Durchm. des emittierenden Areals 2r 0 < 300μm (4σ)
Potential U -100 kV
Kathoden-Anoden-Abstand d 0.145m
Zugfeld an der Kathode E kath 0.89 MV/m
Emittanz ɛ 0.3 π mm mrad
Twissparameter (Anode) α, β, γ -2.2, 0.3m/rad, 20 rad/m
Tabelle 1.1.: Elektronenoptische Parameter der polarisierten Elektronenquelle.
Der elektrische Feldgradient an der Kathode wurde ausreichend groß 3 gewählt, so dass
trotz des kleinen Emissionsareals – d.h. hohe Stromdichte mit potentiellen Raumladungseffekten
– konstante elektronenoptische Eigenschaften für alle notwendigen Stromstärken
vorliegen sollten. Aus dem gleichen Grunde wird die vom Injektor verlangte kinetische
Energie (100 keV) in einer einzigen elektrostatischen Beschleunigungsstufe auf die Elektronen
übertragen.
Weitere Messergebnisse zu den elektronenoptischen Eigenschaften der Quelle und speziell
zur Emittanz und Brillanz wurden bereits in meiner Dissertation zusammengestellt
[17]. Diese ca. 1994 erzielten Resultate ließen ausgezeichnete Betriebsbedingungen erwarten.
Leider konnte zu dieser Zeit die Strahlqualität in der ursprünglich 25 Meter
langen Strahltransportstrecke nicht aufrecht erhalten werden. Es kam zu Emittanzvergrößerungen
und Instabilitäten der Strahlposition, die nur durch eine sehr sorgfältige,
zeitaufwändige und periodisch wiederkehrende Einstellung der elektronenoptischen Elemente
auf ein erträgliches Maß gemildert werden konnten. Dies belastete sowohl die
Quellenoperateure als auch die Experimente in einer auf die Dauer nicht tolerablen Weise.
1.3.3. Die kompakte Injektion
Die ursprüngliche Injektionsstrahlführung wurde nach Abschluss der Neutronformfaktorexperimente
stillgelegt und dafür 1996/97 eine Quelle mit stark verkürzter Strahlführung
in der Beschleunigerhalle aufgebaut.
Neben dem Anreiz die Unzulänglichkeiten beim Betrieb der alten Strahlführung zu
vermeiden, war als positiver Aspekt hinzu getreten, dass die Elektronenquelle deutlich
weniger Wartungsaufwand benötigte als ursprünglich angenommen, so dass auf einen
permanenten Zugang zur Quelle verzichtet werden konnte. Die notwendigen Arbeiten
wurden in Zusammenarbeit der B1-(Beschleuniger-) und der B2-(Quellen-)gruppe durchgeführt,
wobei M. Steigerwald für die Konzeption verantwortlich war [24],[25].
Die Abbildung 1.2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Installation am Injektor
3 Es ist von entscheidender Wichtigkeit einen geeigneten Kompromiss zwischen hoher und niedriger
Feldstärke zu finden, da die mit hohen Gradienten verbundenen Probleme (Feldemission/Entladungen)
den Betrieb der Photoquelle limitieren bzw. verhindern [17].
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