Erzeugung intensiver hochpolarisierter Elektronenstrahlen mit hoher ...

1. Die Quelle spinpolarisierter Elektronen am MAMI-Beschleuniger
kann das Injektionssystem im Bezug auf den elektronenoptischen Aspekt allen Anforderungen
gerecht werden.
1.3.4. Spintuning durch Energievariation
Mit dem hier verwendeten Injektionssystem konnte zunächst keine Variation der Spinrichtung
vorgenommen werden. Fast alle Experimente mit polarisiertem Strahl verlangen
eine longitudinale Spinstellung am Targetort, da die Größe von transversalen Asymmetrien
um den Faktor 1/γ unterdrückt ist.
Zwar produziert die Quelle einen longitudinal polarisierten Strahl (siehe Anhang A.1),
aber es zeigt sich, dass die Orientierung der Polarisation relativ zum Strahlimpuls nicht
konstant bleibt, sondern sich mit einer von der Impulsdrehung verschiedenen Präzessionsfrequenz
verändert. Diese Frequenz kann mit Hilfe der BMT-Formel berechnet werden,
die den Vektor der Winkelgeschwindigkeit in Beziehung zu den im Labor benutzten
Feldern und der Teilchengeschwindigkeit setzt
⃗ω Spin =
e (
(
(1 + a) B
m 0 γ
⃗ ‖ +(1+aγ) B ⃗ ⊥ − a + 1 ) γ
(
⃗v × E) )
1+γ c ⃗ . (1.6)
2
B ‖ ,B ⊥ sind die Magnetfeldkomponenten parallel und senkrecht zur Geschwindigkeit
v. Während der Beschleunigung in MAMI wird der Strahl in den RTM-Dipolen vielfach
durch den Einfluss von praktisch rein transversalen Magnetfeldern rezirkuliert. Der
entsprechende Summand der BMT-Formel liefert:
ω Spin = eB ⊥
(1 + aγ) =ω z (1 + aγ). (1.7)
γm 0
Dabei bezeichnet a =(g − 2)/2 ≈ α/2π ≈ 1/800 das anomale magnetische Moment
des Elektrons, α ist die Feinstrukturkonstante. Weiterhin ist
ω z = eB ⊥
(1.8)
γm 0
die im Labor beobachtete Winkelgeschwindigkeit des Impulses, die Zyklotronfrequenz.
Für die letzten Bahnen in MAMI (bei Energien > 800 MeV), wo γ in etwa einen Wert von
1600 besitzt, ist ω Spin also ungefähr dreimal größer als ω z . Der resultierende Winkel zwischen
Spin und Impuls ist die Summe der Winkeländerungen in den einzelnen Umläufen
und weicht also in der Regel von 0 Grad ab. Diese Winkelstellung ist aufgrund der hohen
Energiestabilität des Beschleunigers zeitlich konstant, man benötigt daher lediglich
die Möglichkeit, den sich bei Normalbedingungen einstellenden Fehlwinkel durch einen
Spinrotator“ zu kompensieren. Im heute verwendeten Injektionssystem konnte jedoch
”
der vor 1996 benutzte Spinrotator [20] wegen Mangels an Raum nicht installiert werden.
Man nahm daher zunächst Zuflucht zu einer Veränderung des Energiegewinns in der
dritten Stufe (RTM-3) der Mikrotronkaskade, was dann eine relative Änderung ΔE/E
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