Laser-Wakefield-Beschleunigung am JETI-Einfluss der ...

3. Aufbau
3.2.3. Diagnostik für Elektronen
Der Zielschirm Das räumliche Profil und die Richtung des Elektronenstrahls können
auf dem Zielschirm betrachtet werden, einem Szintillationsschirm, der ca. 32, 5 cm hinter
der Gasdüse in den Elektronenstrahl gefahren wird. Der Schirm steht unter einem Winkel
von 45 ◦ zur Strahlachse und wird von einer CCD-Kamera (Basler A102f 12 bit), die
senkrecht zur Strahlachse auf den Schirm gerichtet ist, beobachtet. In dieser Geometrie
ist das aufgenommene Bild nicht verzerrt. b Mit Hilfe eines Punktrasters mit Punktabstand
0, 5 cm können die Abstände auf dem Schirm bestimmt werden. Um das Laserlicht
abzuschirmen, ist dieser mit Alufolie lichtdicht abgeklebt. Da der Szintillationsschirm
auch für Röntgen- und Gammastrahlung empfindlich ist, haben die Bilder dennoch einen
Untergrund, der bei der Auswertung der Bilder berücksichtigt werden muss.
Elektronenspektrometer Im Elektronenspektrometer werden die Elektronen von einem
20 cm langen und 10 cm breiten Magnetjoch auf zwei Szintillationsschirme gelenkt.
Der erste Schirm, der Niedrigenergieschirm, zeigt dabei die Elektronen von 20 MeV bis
56 MeV, auf dem Hochenergieschirm sind die Elektronen von 59 MeV bis ca. 250 MeV
aufgelöst. Die Spektren auf den Schirmen werden mit zwei CCD-Kameras (Basler A102f
12 bit) aufgenommen. Zwischen den beiden Schirmen entsteht aufgrund der Befestigung
eine kleine Lücke. Da die gemessene Intensität pro Ladung auf den beiden Schirme nicht
übereinstimmt, muss das Spektrum des einen Schirms mit einer Konstanten multipliziert
werden. Die Konstante wird über den Vergleich von breiten Spektren, die sich über beide
Schirme erstrecken, aus verschiedenen Messungen bestimmt.
Durch die runde Eintrittsöffnung von 2 cm ist der Akzeptanzwinkel des Spektrometers
auf 20 mrad beschränkt. Die maximal erreichte Energie in den Messungen liegt im Bereich
von 100 MeV. Für diesen Wert ergibt sich aufgrund der maximal möglichen Divergenz des
Elektronenstrahls eine Messungenauigkeit von 20 MeV. Für kleinere Energien wird der
Wert geringer, die Ungenauigkeit bleibt aber dennoch groß. Mit einem Spalt von 2 mm vor
dem Magneten kann die Auflösung deutlich gesteigert werden. Da das Elektronensignal
im Spektrometer schon bei kleinen Abweichungen von der optimalen Justage trotz des
relativ großen Akzeptanzwinkels von 20 mrad stark abgenommen hat, wurde der Spalt
in den Experimenten, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden, nicht genutzt.
b Steht der Schirm im Winkel δ zum Strahl, wird das Bild zunächst um den Faktor 1/ sin δ gestreckt.
Das Bild der Kamera, die senkrecht zum Strahl steht, ist um den Faktor cos(90 ◦ − δ) gestaucht. Für
δ = 45 ◦ heben sich die beiden Faktoren auf und das aufgenommene Bild ist nicht verzerrt.
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