Die Laserstrahlführung des neuen Compton-Polarimeters an ELSA

44 4 MESSUNGEN
verschoben wird, sollte die Messung von Z0 dies anzeigen. Andere Größen, wie M 2 die Divergenz
θ usw., sollten sich hingegen nicht ändern. Tabelle 4.2 zeigt eine Zusammenfassung der Messung
an fünf Positionen entlang des Strahls. Die komplette Tabelle befindet sich im Anhang A.14.
x[cm] 0 5 10 20 30 50 100
M 2 R 1,03 1,07 1,04 1,07 1,04 1,01 1,01
2w0R 1,664 1,662 1,657 1,657 1,636 1,511 1,649
2weR 1,989 1,964 1,976 1,951 1,928 1,884 1,812
Z0R 2,67 2,486 2,611 2,442 2,438 2,402 1,857
ZR 4,093 3,990 4,025 3,930 3,908 3,521 4,088
θR 0,42 0,42 0,41 0,42 0,42 0,45 0,40
|Z0(0) − Z0(x)| 0 0,19 0,068 0,237 0,247 0,277 0,822
Tabelle 4.2: Kalibrationmessung ModeMaster, Positionsempfindlichkeit, und anderer Werte gemäß
Tabelle 4.1
Die Messung zeigt, dass die meisten Messgrößen konsistent wiedergegeben werden. Die größte
Abweichung gibt es in der Entfernungsbestimmung des Fokuspunktes. Die Abweichung zwischen
Soll- und Ist-Position beträgt maximal 82cm. Dies ist zwar auf den ersten Blick sehr viel, allerdings
hat die Wechselwirkungszone der Compton-Streuung eine Länge von 1m. D.h. die Verschiebung
hat nicht so gravierende Folgen auf die Messung. Außerdem ist dieser Messfehler deutlich
kleiner als der durch eine Messung von Hand.
4.1.3 Der Leistungsmesskopf
Für die verschiedenen Laserleistungen und Strahleigenschaften, gibt es jeweils unterschiedlich
geeignete Messköpfe. Während kleine Laserleistungen mit empfindlichen, aber präzisen Halbleitersensoren
detektiert werden, eignen sich für kurze aber starke Pulse pyroelektrische Sensoroberflächen,
die einen der Einfallsenergie proportionalen Spannungspuls erzeugen. Für unsere
Anwendung eines kontinuierlichen Laserstrahles mit einer Leistung von bis zu 23W eignen sich
thermische Leistungsmessköpfe. Diese messen die Erwärmung der Messfläche durch die eingestrahlte
Leistung und rechnen diese wieder in eine Leistung um.
Der von uns vorwiegend verwendete Messkopf 27 besitzt eine spezielle Oberflächenbeschichtung
mit einer Zerstörschwelle von 3000W/cm 2 bei einem angenommen gaussförmigen Strahl. Die
Messung erfolgt durch vier Thermosensoren, welche neben der Leistungsmessung die Lage des
Laserstrahls auf dem Messkopf grob anzeigen. Die Kühlung erfolgt rein passiv durch Kühlrippen
auf der Messkopfrückseite. Herstellerseitig wird die Genauigkeit der Messkopfes mit ±2% angegeben.
Ein Kreuzversuch mit mehreren Messköpfen bei kleiner Leistung zeigt jedoch, dass die
Messgenauigkeit höher zu sein scheint. Für Messungen in dieser Arbeit wird die Ablesegenauigkeit
gewählt.
Für kleine und kleinste Leistungen wird ein verspiegelter Halbleitermesskopf 28 verwendet, in
welchem das durch die Spiegelfläche transmittierte Licht Ladungstrennungen in einem Halbleitermaterial
induziert, also ein zum Lichteinfall proportionaler Strom messbar ist. Die maximal
messbare Leistung ist begrenzt auf 50mW bei einer herstellerseitig angegebenen Genauigkeit
von ±5,6%. Vergleicht man die Werte mit den Messwerten eines modell-gleichen aber älteren
Messkopfes bzw. mit dem 1W-Messkopf, scheint der Fehler auch hier sehr großzügig angesetzt.
Auch hier wird der Ablesefehler bzw. die Schwankung als Fehler angenommen.
27 Coherent: LM-45 HDT
28 Coherent: LM-2 VIS