DFG-Schwerpunktprogramm

Untersuchung der hadronischen Struktur von Nukleonen und Kernen mit elektromagnetischen Sonden

Projekt:
Erzeugung und Beschleunigung polarisierter Elektronenstrahlen an ELSA
D. Husmann, B. Schoch, W. v. Drachenfels, W. Hillert

Zusammenfassung:
Wesentliche Ziele der im Rahmen des Schwerpunktes vorgesehenen Experimente lassen sich nur mit longitudinal polarisierten Elektronen- bzw. zirkular polarisierten Photonenstrahlen erreichen. Während sich für interne Experimente an Elektronenspeicherringen der Sokolov-Ternov-Effekt zur Erzeugung polarisierter Elektronen einsetzen läßt, bedingen die Intensitätsanforderungen externer Experimente die Produktion polarisierter Elektronen in einer dedizierten Quelle. Bei der anschließenden Beschleunigung in Kreisbeschleunigern treten depolarisierende Resonanzen auf, so daß aufwendige Maßnahmen ergriffen werden müssen, um bis zu hohen Energien die Polarisation des Elektronenstrahls zu erhalten.
Seit Ende 1996 ist an ELSA eine Quelle polarisierter Elektronen (120 keV Strahlenergie) betriebsbereit. Mit dieser Quelle wurden die Einflüsse der Resonanzen während der Beschleunigung untersucht. Je nach Typ der Resonanz konnten z.Z. bis 2.55 GeV durch den Einsatz von zusätzlichen Korrekturdipolen (harmonische Korrektur) oder schnell gepulsten Quadrupolen (Arbeitspunktsprung) die Auswirkungen der Depolarisationseffekte gering gehalten werden. Diese Messungen werden noch bis 3.2 GeV fortgesetzt.
Um die Polarisationsverluste an Imperfektionsresonanzen zu vermeiden, ist es notwendig, die Gleichgewichtsbahn des Elektronenstrahls während des Rampens zu höheren Energien zu korrigieren. Die notwendigen schnellen Messungen sind mit dem neuen Strahllagemeßsystem möglich. Zusätzlich zu der globalen Korrektur des Orbits muß bei der Durchquerung jeder Imperfektionsresonanz auch noch die jeweils resonante Störkomponente des Orbits gesondert korrigiert werden. Diese sogenannte harmonische Korrektur wird bei ELSA auch durch die normalen Korrektoren appliziert.
Zur Kompensation der intrinsischen Resonanzen wird die Sprungamplitude zweier schneller Sprungquadrupole hinsichtlich Anstiegs- und Abfallzeit und vor allem hinsichtlich des Sprungzeitpunktes optimiert. Auch dieses System ist schon mit Erfolg erprobt worden.
Eine zweite Quelle (50 keV Strahlenergie), die konsequent auf die Anforderungen des Experimentierbetriebs ausgerichtet wurde, ist gerade fertiggestellt worden. Diese Quelle soll in Verbindung mit dem Linac 2 in Zukunft polarisierte Elektronenstrahlen für die externen Experimente liefern. Beide Quellen nutzen zur Erzeugung der polarisierten Elektronen die laserinduzierte Photoemision an GaAs-ähnlichen Kristalloberflächen (superlattice Strukturen), die bis über 80 % Polarisation liefern.
Die bisherigen Erfahrungen von anderen Beschleunigern und auch die Messungen an ELSA haben gezeigt, daß ein schnelles Polarimeter zur Bestimmung des Polarisationsgrades des internen Strahls hilfreich ist. Bestimmte beschleunigerphysikalische Untersuchungen werden damit erst möglich. Um die Anforderungen zu erfüllen, wurde der Aufbau eines Compton-Polarimeters am Stretcherring begonnen. Für dessen Fertigstellung, Inbetriebnahme und Kalibration sind noch Arbeiten in der Laserstrahlführung und dem ortsauflösenden Detektorsystem erforderlich.

Mitarbeiter:
H. Bongartz (bongartz@physik.uni-bonn.de)
W. v. Drachenfels (drachen@physik.uni-bonn.de)
F. Frommberger (frommberger@physik.uni-bonn.de)
E. Görgen (goergen@physik.uni-bonn.de)
M. Gowin (gowin@physik.uni-bonn.de)
W. Hillert (hillert@physik.uni-bonn.de)
M. Hoffmann (mhoffman@physik.uni-bonn.de)
D. Husmann (husmann@physik.uni-bonn.de)
J. Keil (keil@physik.uni-bonn.de)
Ch. Nietzel (nietzel@physik.uni-bonn.de)
K. Raecke (raecke@physik.uni-bonn.de)
B. Schoch (schoch@physik.uni-bonn.de)

Publikationen:


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Verantwortlicher: B. Schoch
Letzte Änderung:  13.1.2000, F. Frommberger