Item Type: |
Ph.D. Thesis |
Type of entry: |
Primary publication |
Title: |
Aufbau und Inbetriebnahme einer Quelle polarisierter Elektronen am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC |
Language: |
German |
Referees: |
Enders, Prof. Joachim ; Roth, Prof. Markus |
Date: |
27 October 2011 |
Place of Publication: |
Darmstadt |
Publisher: |
bis500.de |
Date of oral examination: |
18 July 2011 |
Abstract: |
Ziel der vorliegenden Arbeit waren Aufbau, Inbetriebnahme und Test einer Quelle spinpolarisierter
Elektronen am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinear-Beschleuniger S-DALINAC.
Die polarisierten Elektronen werden durch Photoemission aus einer GaAs-Photokathode erzeugt.
Dafür stehen ein Titan-Saphir-Lasersystem und ein Diodenlaser zur Verfügung. Diese
Systeme ermöglichen einen gepulsten Elektronenstrahl mit einer Repetitionsrate von 3 GHz. Um
eine lange Kathodenlebensdauer erreichen zu können, werden Ultrahochvakuum-Bedingungen
bei Präparation und Betrieb am Ort der Kathode benötigt. Diese wurden nach der Implementierung
so optimiert, dass die Vakuumlebensdauer der Kathode zz. im Bereich von (1164 +- 165)Stunden liegt. Die neue Elektronenquelle ergänzt die bestehende thermionische Elektronenkanone
und erlaubt einen abwechselnden Betrieb der beiden.
Ferner beschäftigte sich diese Arbeit mit dem Aufbau und der Optimierung der Strahlführung
des normalleitenden Teils des Injektors. Diese Strahlführung präpariert den 250-keV Elektronenstrahl
aus der thermionischen Quelle für eine weitere Beschleunigung im supraleitenden
Teils des Beschleunigers und ermöglicht die komplette Charakterisierung des 100-keV-Elektronenstrahls aus der Quelle für spinpolarisierte Elektronen. Dafür wurden mehrere
Diagnose- und Fokussier-Elemente, einWienfilter, um die Spinorientirung verändern zu können,
sowie ein Mott-Polarimeter für die Polarisationsanalyse entwickelt und eingebaut. Ein Chopper-
Buncher-System für die Erzeugung eines Elektronenstrahls mit der Repetitionsrate von 3 GHz
wurde im Betrieb erprobt. Die notwendigen kurzen Pulse aus einem kontinuierlichen Strahl aus
der thermionischen Quelle wurden erzeugt und konnten im Injektorlinac bis zum Niederenergiemessplatz
beschleunigt werden. Bei Verwendung eines Kurzpuls-Titan-Saphir-Lasersystem wird bereits beim Emissionsprozess ein gepulster Elektronenstrahl erzeugt. Elektronenpulslängen von
ca. 5 ps aus einer Superlattice-Photokathode konnten nachgewiesen werden.
Nach der Optimierung des Präparationsprozesses konnte eine Quantenausbeute von 2 muA/mW
bei einer aus der Photokathode extrahierte Ladung von (9.6+-0.7) C für den Laserstrahl mit einer
Wellenlänge von 780 nm und 12 muA/mW mit dem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 415 nm gemessen werden. |
Alternative Abstract: |
Alternative Abstract | Language |
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The aim of this work was the assembly, commissioning and testing of a source of spin-polarized
electrons at the superconducting Darmstadt electron linear accelerator S-DALINAC. Polarized
electrons are excited via photo-emission from a GaAs photo-cathode. A Titanium-Sapphire lasersystem
and a diode laser are available. These systems allow for a pulsed electron beam with a
repetition frequency of 3 GHz. For a long cathode lifetime, ultra-high vacuum conditions for
preparation and operation at the location of the cathode are needed. After implementing the
source, optimization of these parameters yielded vacuum lifetimes of the cathode of the order
of (1164 +- 165) hours. The new electron source supplements the existing thermionic electron
gun and enables an alternating operation of both.
This work further concentrates on the assembly and the optimization of the beam line of the
normal-conducting part of the injector. This beam line prepares the 250-keV electron beam from
the thermionic source for further acceleration in the superconducting part of the accelerator
and enables the complete characterization of the 100-keV electron beam from the source of
spin-polarized electrons. Several diagnostic and focusing elements, a Wien-filter to change the
spin orientation, as well as a Mott polarimeter for polarization analysis were designed and
installed. A chopper-buncher system for the generation of an electron beam with a repetition
frequency of 3 GHz was tested under operating conditions. The necessary short pulses from a
continuous beam from the thermionic source were produced and accelerated in the injector linac
up to the low-energy measurement site. By using a short-pulse Titanium-Sapphire laser-system
a pulsed electron beam is already produced during the emission process. Electron pulse lengths
of 5 ps from a super-lattice photo-cathode were scientifically proven. After optimization of the
preparation process quantum efficiencies of 2 muA/mW at a charge lifetime of the photo-cathode
of (9.6+-0.7) C for a laser beam with a wavelength of 780 nm and 12 muA/mW for a laser beam
with a wavelength of 415 nm have been measured. | English |
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URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-28015 |
Classification DDC: |
500 Science and mathematics > 530 Physics |
Divisions: |
05 Department of Physics |
Date Deposited: |
21 Nov 2011 10:29 |
Last Modified: |
07 Dec 2012 12:01 |
URI: |
https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2801 |
PPN: |
386245703 |
Export: |
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