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46 Kapitel 3. Prinzip und experimenteller Aufbau des A4-Experiments
Abbildung 3.5: Prinzip eines Rennbahn-Mikrotrons (RTM). Das Elektron tritt mit niedriger
Energie in das Feld des linken Umlenkmagneten ein (unten), wird um
180 ◦ abgelenkt, erreicht den rechten Magneten, wird wieder abgelenkt und
durchläuft den Linearbeschleuniger. Durch den Energiegewinn ∆E ist der
Ablenkradius beim zweiten Durchlauf der Magnetfelder größer. Nach n
Umläufen hat das Elektron die Energie n · ∆E gewonnen und wird extrahiert
(oben). Zeichnung aus [64].
mit 2.45 GHz betrieben werden. Die Beschleunigung am MAMI erfolgt durch drei
hintereinandergeschaltete Rennbahn-Mikrotrone. Die Elektronen verlassen die erste
Mikrotron-Stufe mit einer Energie von 14.35 MeV, die zweite mit einer Energie
von 180 MeV und gewinnen eine Energie von 7.5 MeV pro Umlauf in der dritten
Mikrotron-Stufe mit einen Maximum von n=90 Umläufen. Dies führt zu einer Endenergie
von 855 MeV. Die Spinstellung der Elektronen kann durch eine Energieanpassung,
die die relativistische Spinpräzession der Elektronen in Magnetfeldern
ausnutzt, sowie durch einen Wienfilter in der Beschleunigerebene (xz-Ebene) beliebig
gedreht werden, so daß sowohl longitudinale als auch transversale Polarisation
am Targetort möglich ist. Die Orientierung des Spins der Elektronen ist zunächst
von seiner Präzession in magnetischen Feldern abhängig. Während der Beschleunigung
durchlaufen die Elektronen - abhängig von der gewünschten Endenergie -
viele Male die Umlenkmagneten der Rennbahnmikrotrone (RTM). Aufgrund des
anomalischen magnetischen Moments des Elektrons präzidiert der Spin des Elektrons
stärker als sein Impuls. Die Spinstellung kann durch geeignete Einstellung von
Einschußenergie der Elektronen in die RTM, Magnetfeldstärke der RTM und Amplitude
des Linac festgelegt werden. Bei einer Energie von 855 MeV gilt, daß eine
Energiedifferenz ∆E von 1 MeV zu einer Rotation des Spins von ∆θ s = 45 ◦ führt.
Eine ausführliche Beschreibung der Spindynamik am Beschleuniger MAMI findet
sich in [62]. Zusätzlich kann der Elektronenspin mit einem Niedrigenergiespinrotator
manipuliert werden [63]. Es handelt sich um einen Wienfilter, der strahlabwärts
nach der GaAs-Quelle installiert ist. Ein gekreuztes elektrisches und magnetisches
Feld ⃗E ×⃗B, das senkrecht zur Strahlrichtung orientiert ist, erlaubt eine Drehung des