Erzeugung intensiver hochpolarisierter Elektronenstrahlen mit hoher ...

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1. Die Quelle spinpolarisierter Elektronen am MAMI-Beschleuniger Abbildung 1.19.: Kennlinienfeld des Verstärkers. Abbildung aus [52]. mehr als 200 Mikroampère bei optimaler Polarisation zu erzeugen, was die maximalen Anforderungen weit übertrifft. 1.4.4. Experimentierbetrieb mit dem Synchro-Laser Im Experimentierbetrieb an MAMI werden 2-f Buncher und Synchrolaser gleichzeitig eingesetzt. Die typischerweise 30-40 ps (FWHM) langen Pulse füllen die Akzeptanz des Choppers bei weitem nicht aus, so dass eine gute Stabilität und Toleranz gegen Driften gegeben ist. Dabei beträgt die Transmission des Elektronenstrahls zum Target 90
1.4. Das Transmissionsproblem Veränderungen erfahren können. Es stellte sich also die Frage, welche Emittanzvergrößerungen in Abhängigkeit der Pulsladung zu erwarten sind. Für den PKA1 Aufbau wurde die Frage experimentell beantwortet, indem die maximale Bunchladung gemessen wurde, die noch einen Betrieb mit der an MAMI üblichen Strahlqualität zulässt. Offensichtlich ist es dazu notwendig einen Kompromiss aus einer möglichst großen Bunchlänge und der begrenzten 2f-Buncher Akzeptanz zu finden. Daher wurde die FWHM-Pulslänge zu etwa 100 ps gewählt, was immer noch Transmissionen von über 90% erlaubt. Die Schwierigkeiten von Messungen bei hohem Strahlstrom (thermische Probleme, hohe Belastung der Hochfrequenzanlage) wurden durch die Verwendung eines auf die 32. Subharmonische (Duty-Cycle also 1/32) synchronisierten Titan-Saphir Lasers umgangen 16 . Weiterhin wird eine Nichtlinearität des Beschleunigersystems, die nichts mit dem Injektionssystem zu tun hat, unterdrückt: Die Raumladung der bis zu 90 gleichzeitig in den rezirkulierenden LINACS der Mikrotrone anwesenden Strahlen bildet ein elektrostatisches Potential, das ab einer mittleren Stromstärke von wenigen Mikroampère (für den externen Strahl außerhalb des LINACS) beginnt, ionisierte Restgasatome an den Strahl zu binden. Das Potential dieser Ionen bildet eine strahlstromabhängige Linse, die die Beurteilung der erwünschten Konstanz der Betriebsbedingungen erschwert. Daher ist eine Reduktion der mittleren Stromstärke durch die Herabsetzung des Tastverhältnisses hier sinnvoll. Andererseits ist die Repetitionsrate mit 76 MHz noch immer so hoch, dass die zur Emittanzmessung verwendete Elektronik wegen ihrer kleineren Bandbreite von etwa 10 kHz den Strahl nicht als gepulst wahrnimmt, so dass kein Unterschied zu einer c.w.- Messung vorliegt. Der modengekoppelte Titan-Saphir Laser liefert Pulse, deren ursprüngliche zeitliche Ausdehnung von 0.15 auf die erwähnten 100 ps vergrößert werden muss. Dazu macht man sich die Gruppengeschwindigkeitsdispersion (Group Velocity Dispersion, GVD) in der 50 Meter langen Glasfaser zunutze, die diesen Laser mit PKA1 verbindet. Die Pulslänge nach einer Propagation durch ein dispersives Medium der Länge z ist für einen zunächst fourierlimitierten Gaußschen Puls gegeben durch [61] √ t(z) =t(0) 1+ 16(ln(2)β′′ z) 2 . (1.30) t(0) 4 Dies geht, wenn der z-Abhängige Summand unter der Wurzel groß gegen Eins wird, in t(z) ≈ 4ln(2)β ′′ z/t(0) über. Bei einer Wellenlänge von 800 nm besitzt die hier verwendete Quarzglasfaser eine Gruppengeschwindigkeitsdispersion von β ′′ =0.1ps 2 m −1 , also folgt nach z =50meinePulslänge von 92 ps 17 , was im Experiment auch beobachtet wird. 16 Der subharmonische Betriebsmodus besitzt über diese spezielle Messung hinausweisende Anwendungsmöglichkeiten: Dazu gehört die Zeitmarkengenerierung für Flugzeitmessungen, was an MAMI von der A1-Kollaboration ausgenutzt wurde [57], während z.B. am Jefferson Laboratorium (JLAB) das Projekt G0 [58],[59] auf eine ähnliche Zeitstruktur angewiesen ist. Der eigentliche Beweggrund für das hier geschilderte Experiment war die Erzeugung unterstützender Daten für einen der Entwurfsvorschläge des ELFE-Beschleunigers [60]. 17 Des Weiteren führt die GVD zur Ausbildung eines ” Chirps“, d.h. die ” roten“ Komponenten des La- 41
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2.3. Impulsantwort als Funktion der
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2.4. Spezielle Depolarisationseffek
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3.1. Probleme der Messung extrem kl
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3.2. Die Rolle der Polarisationsopt
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3.3. Die inhomogene Strain-Relaxati
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3.4.2. Beschreibung nicht-idealer O
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3.4. Stromasymmetrie Größen linea
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3.4. Stromasymmetrie Um nachzuweise
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3.5. Asymmetrien der Strahllage und
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3.5.3. Auswirkungen piezomechanisch
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3.6. Strahlfluktuationen am A4-Expe
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3.7. Resultate und Zusammenfassung
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Schlussfolgerungen und Perspektiven
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a c a a a s a s GaAs s-GaAs Abbildu
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m ∗ CB =0.067m. (A.6) Die effekti
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Ψ 3/2,−3/2 und aus Ψ 3/2,−1/2
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Bez. der Dimension Bez. der Dimensi
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Energie [eV] Heavy Holes 1.43eV 0.3
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H ww ist im Falle der Dipolnäherun
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Dies wird durch Verformungstensorko
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Berechnung der ” kritischen Dicke
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ner Polarisation von etwa 80 % füh
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Abbildung A.9.: Eingeschlossene und
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A.3.1. Einfluss der Dotierung auf L
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A.3.2. Unerwünschte Nebeneffekte d
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Abbildung A.11.: Bandlückenverklei
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Abbildung A.12.: Exponentieller Ver
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Abbildung A.14.: Vergleich der Schw
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Abbildung A.15.: Wechselwirkungsrat
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gen erreicht werden kann) besetzt,
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standsdichte von etwa ρ surf =10 1
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maximale Absenkung wird mit Cäsium
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Methode erzeugte NEA-Photokathode w
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Surface-Photovoltage-Effekt“ (SPV
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Abbildung B.1.: Anfangsenergieverte
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estimmbar sind. B ist die Austritts
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Abbildung B.3.: Pulslänge und Brei
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Injektionssystem - auf kontrolliert
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( M fok = cos( √ k 0 l eff ) sin(
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Δβ(±(π/2)) = ±0.0067 ΔT (π/2
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Bei N = 3 sind die Abweichungen vom
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von uns verwendeten Longitudinalzel
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3. 2 Messungen, bei denen zusätzli
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mechanischen Rotation einer Viertel
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S K,0 = 1 S K,1 = ∓(φ A + ɛ 3 )
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1.21. Vergleich der Signalanteile v
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3.6. Verhältnis des konstanten Off
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Tabellenverzeichnis 1.1. Elektronen
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R. Sprengard, M. Steigerwald, K.H.
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P. Hartmann, T. Hehl, W. Heil, J. H
Seite 225 und 226:
[41] T. J. Gay and F. B. Dunning. M
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[62] K. Aulenbacher, H. Euteneuer,
Seite 229 und 230:
[80] M. Nishijima and F.M. Probst.
Seite 231 und 232:
[99] J. Singh. Electronic and Optoe
Seite 233 und 234:
[124] L.E. Reichl. A Modern Course
Seite 235 und 236:
[146] K.L. Kavanagh, M.A.Capano, L.
Seite 237 und 238:
colliders. In Y.A. Mamaev, S.A. Sta
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[191] D. Yu, A. Baxter, M. Lundquis
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