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Aufbau und Inbetriebnahme einer Quelle polarisierter Elektronen am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC

Fritzsche, Yuliya :
Aufbau und Inbetriebnahme einer Quelle polarisierter Elektronen am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC.
bis500.de, Ilmenau
[Ph.D. Thesis], (2011)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Aufbau und Inbetriebnahme einer Quelle polarisierter Elektronen am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC
Language: German
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 AbstractLanguage
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
Place of Publication: Ilmenau
Publisher: bis500.de
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: Fachbereich Physik
Date Deposited: 21 Nov 2011 10:29
Last Modified: 07 Dec 2012 12:01
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-28015
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Enders, Prof. Joachim and Roth, Prof. Markus
Refereed: 18 July 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2801
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  • Aufbau und Inbetriebnahme einer Quelle polarisierter Elektronen am supraleitenden Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger S-DALINAC. (deposited 21 Nov 2011 10:29) [Currently Displayed]

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