Volltext - Universität Hamburg

9. Zusammenfassung
chung der Elektronenenergieverteilung haben, einen Röntgen-Lichtpuls mit einem XFELO zu
erzeugen. Dies ist aufgrund des mehrmaligen Durchlaufens des Undulators trotz geringerer Verstärkung
möglich. Die Anzahl der Umläufe erhöht sich dabei von etwa 40 Umläufen auf etwa
500 Umläufe bis zur Sättigung der gespeicherten Photonenpulsenergie.
Ein Vergleich der Ergebnisse der Berechnungsprogramme Ginger und Genesis und einem
entwickelten Propagationsprogramm liefert qualitative gut übereinstimmende Ergebnisse. Die
Sättigungsleistung von Ginger beträgt etwa 80 % der Sättigungsleistung von Genesis. Die
Verstärkung ist bei Ginger etwa doppelt so groß, wie bei der von Genesis berechneten XFELO.
Der Strahlradius liegt innerhalb von zwei Standardabweichungen. Die Pulslängen der beiden
Berechnungen stimmen im Rahmen des Fehlers überein. Mit dem Programm Genesis und dem
Propagationsprogramm kann gezeigt werden, dass ein Diamantkristall mit einer Temperatur
von 50 K die eingebrachte Energie ausreichend schnell an den Rand des Kristalls abführen
kann, sodass ihr Einfluss auf die Eigenschaften des XFELO-Pulses klein bleibt.
Der Einfluss auf die Verstärkung der wichtigsten Elektronenparameter und Störungen im
Oszillator wurde untersucht. Die meisten der Parameter haben im Rahmen des derzeitigen erreichbaren
keinen deutlichen Einfluss auf die Verstärkung eines XFELOs. Den größten Einfluss
auf die Verstärkung hat der Oberflächenfehler der Optiken im streifenden Einfall. Aufgrund
des derzeitigen Modells des Oberflächenfehlers und der Untersuchung des Einflusses des ersten
fokussierenden Spiegels lässt sich das Ergebnis schwer quantifizieren. Weitere Untersuchungen
des Einflusses sind hier nötig. Der Einfluss der Aufstellungsfehler der Kristalle auf die Verstärkung
ist geringer als eine analytische Überlegung ergab. Auch hier sollten weitere Studien
durchgeführt werden, um abschließend zu klären, wie hoch die Toleranzen an die Aufstellung
der Kristalle sind.
Im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte thermische Berechnungen ergaben, dass eine absorbierte
Energie von etwa 2 µJ ungefähr die Grenze bildet, welche noch toleriert werden kann,
um die gleiche Wellenlänge mit dem Bragg-Kristall zu reflektieren, wie sie von Bragg-Kristallen
bei der Ausgangstemperatur reflektiert wird. Zusätzliche, den Wärmefluss hemmende Effekte
durch die Verwendung dünner Kristalle bei tiefen Temperaturen, lassen nur kleinere absorbierte
Energiemengen zu. Die spontane Undulatorstrahlung ist in den thermischen Berechnungen mit
berücksichtigt und hat einen weit geringeren Einfluss auf die Erwärmung des Kristalls als der
XFELO-Puls, wenn die Annahme gemacht wird, dass nur die erste Undulatorharmonische betrachtet
werden muss und eine Blende einen Teil der Strahlung vom Kristall abschirmt. Kleinere
Ladungen der Elektronenpakete verringern die Wärmelast. Aus den thermischen Berechnungen
folgt, dass die Temperatur der Diamantkristalle auf etwa 50 K abgesenkt werden muss, um die
absorbierte Energie der XFELO-Pulse ausreichend schnell abführen zu können.
Um diese thermischen Berechnung experimentell zu überprüfen, ist ein Experiment geplant
und teilweise umgesetzt worden (Lieferverzögerungen haben keine abschließende Messungen erlaubt).
Die absorbierte Energie der XFELO-Pulse mit deren zeitlicher Struktur wird mit einem
Laser simuliert, dessen Wellenlänge so eingestellt ist, dass die Eindringtiefe des Laserlichts der
Eindringtiefe der Röntgen-Strahlung im Bereich der Bragg-Reflexion entspricht. Mit diesem
experimentellen Aufbau ist es möglich, Änderungen der Gitterkonstanten zu messen, die bei
den Temperaturänderungen, die numerisch berechnet worden sind, auftreten werden, um den
Sachverhalt der Höhe der Wärmelast in den Kristallen zu beurteilen. Die Messergebnisse der
114