Die Laserstrahlführung des neuen Compton-Polarimeters an ELSA

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24 2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN Wellenlänge λ der eingestreuten Photonen. Folglich, je kleiner die Wellenlange des Lasers, desto besser ist der Effekt der Verschiebung beobachtbar. 2.4.3 Compton-Rückstreuung an ELSA In diesem Abschnitt sollen die konkreten Messerwartungen an ELSA beschrieben werden. Gesucht wird ein Parameter, im folgenden D genannt, welche messbar ist und nur eine lineare Abhängigkeit von PS und S3 zeigt. Für den Fall, dass die Photonpolarisation genau bekannt ist, lässt sich dann auf die gewünschte Größe der transversalen Elektronpolarisation zurückrechnen. Nach der Kalibrierung durch das Messen der Größe D100 % = D (S3PS = 1) ergibt sich für die spätere Messung PS = DMess (2.47) D100% · S3 Für die Bestimmung der Größe DMess gibt es wiederum zwei Möglichkeiten, deren genaue Beschreibung inklusive Rechnung in [26] erfolgt. Zum einen die Bestimmung der Zählratenasymmetrie in den unteren bzw. oberen Halbraum, welche bis auf einen Faktor proportional zu D ist. Die andere Möglichkeit besteht in der Messung der Schwerpunktverschiebung beider Rückstreuprofile. Für ein gegebenes S3 liegt der Rückstreuschwerpunkt der polarisationsabhängig gestreuten Compton-Photonen ober- bzw. unterhalb der Mitte, welche durch die Elektronenbahn beschrieben wird. Da es schwierig ist, den Absolutabstand des Schwerpunktes von Elektronenbahn gegen Schwerpunkt der Rückstreuphotonen zu messen, die Lage der Elektronenbahn ist nicht so exakt bekannt, nutzt man auch hier eine Asymetriemessung. Durch eine Vorzeichenänderung des S3 Parameters, ergeben sich zwei Schwerpunkte, deren Abstand gerade 2 · DMess entspricht. Die Vorzeichenänderung in S3 entspricht dabei einer Drehrichtungsänderung der zirkularpolarisierten Photonen gemäß Gl. ??. Zu beachten ist hierbei, dass die Verschiebung des Schwerpunktes eine Winkelverschiebung ist, also die Separation des Schwerpunktes um so größer ist, je weiter der Detektor vom Wechselwirkungspunkt (Interaction Point: IP) entfernt ist. Zur Berechnung der erwarteten Effekte wurde im Rahmen des ersten Compton-Polarimeters das Programm Comptonsim unter Fortran geschrieben, welches die Rückstreuung mittels einer Integration im 5-dim Phasenraum berechnet. Da das neue Lasersytem zwar eine höhere Laserleistung aufweist als das alte, aber sich an der Wellenlänge kaum und der Geometrie der Anlage nichts geändert hat, wird im Rahmen dieser Arbeit noch Bezug auf die alten Simulationsdaten genommen. Abb 2.9 zeigt das Differenzsignal der beiden Schwerpunkte für eine Berechnung mit dem neuen Lasersystem. Nach einer Wegstrecke von 15m bis zum Detektor erwartet man eine maximale Schwerpunktverschiebung zwischen 68µm und 76µm bei einer totalen Photonenrate von ca. 100 · 1/(mA · W · s). Eine genauere Untersuchung der Streueigenschaften mittels Comptonsim wird in der Dissertation von J. Wittschen zu finden sein. Ein Vorteil des stärkeren Lasersystems ist die höhere Rate an Comptonphotonen, so dass das Signal zu Untergrund Verhältnis besser wird. Der Untergrund besteht aus Gasbremsstrahlung welche über das gesammte Energiespektrum (0-3,5GeV) verteilt ist 5 . Die Messung besteht nun darin, die Schwerpunktverschiebung der Rückstreuphotonen zu messen. Hierzu wird im Synchrotronlicht-Modus die Rückstreuung von rechts- bzw. linkszirkular polarisiert eingestrahltem Laserlicht sowie eine Untergrundmessung ohne Laser gemacht. Das Rückstreuprofil wird von einem ortsempfindlichen Detektor aufgezeichnet. Aus diesen drei Messungen ist das Profil wie in Abb. 2.9 bestimmbar und somit die Größe D. Die Fehler der Messung ist pro Einzelmessung relativ groß, kann aber durch eine große Statistik verringert werden. 6 5 Das Synchrotronlicht ist niederenergetisch und stört die Messung nicht. 6 Die Konzeption des Detektors und die Datenauswertung werden ebenfalls in der Dissertation von J. Wittschen
2.4 Polarisationsmessung mittels Compton-Streuung 25 �� Abbildung 2.9: Verteilung der relativen Zählratendifferenz, simuliert mit dem Programm Comptonsim für 2,6GeV, 40W, Laserleistung, 100mA Strahlstrom. In der Projektion erkennt man die Verschiebung in Folge der Asymmetrie. behandelt werden. ��
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Literatur 87 Danksagungen Nicht zul
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