Eine magnetische Schikane als Option für den U27 Undulator

Präsentation zum Thema: "Eine magnetische Schikane als Option für den U27 Undulator"—  Präsentation transkript:

1 Eine magnetische Schikane als Option für den U27 Undulator
Synonyme: Optisches Klystron Dispersive Einheit Wozu? Phasenanpassung Gainverstärkung Interne Compton-Rückstreuung Welche Parameter? Räumliche Ausdehnung Notwendige Feldstärke Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

2 Besonderheiten des U27 2 Einheiten mit jeweiligen Endstücken z x y D D
Bahn Endstücke Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

3 Wechselwirkung zwischen Elektron und Welle F  vx Ex ~ cos()
Ist die Resonanzbedingung erfüllt, so ist die ponderomotive Phase über den gesamten Undulator konstant. E x v z D In der zweiten Undulatoreinheit muß die ponderomotive Phase den gleichen Wert haben wie in der ersten! Zwei Undulatoreinheiten Ponderomotive Phase Elektronenbahn Ist (z) konstant (oder hat einen konstanten Anteil), so wird konstant Energie auf das Elektron oder die Welle übertragen! Slippage in Driftstrecke: ND ND ist Maß für Wirkung der Driftstrecke Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

4 Experimentelle Verifikation und Computersimulation
By(z) wird gemessen (P.Gippner et al. in HH) Computersimulation mit GPT* * © Pulsar Physics, The Netherlands Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

5 Zusammenfassung Bei Änderung des Spaltparameters und damit des Undulatorparameter Krms muss die Driftstrecke D verändert werden, wobei die Relation verursacht durch Randfelder (unabhängig vom Spaltparameter) einzuhalten ist. (Elektron wird in der Driftstrecke relativ zur Welle verzögert, damit es am Eingang der zweiten Undulatoreinheit auf die richtige Phase der Welle trifft.) Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

6 Gesteuerte Verzögerung der Elektronen mit Hilfe einer Schikane
Elektronen werden in der Driftstrecke durch Anlegen eines Magnetfeldes auf einen Umweg geschickt Phasenanpassung durch Steuerung der Magnetfeldstärke B Umweg D a b Phasenkohärenz bei: Vorteile Umweg U kann durch Änderung des Magnetfeldes kontinuierlich verändert werden Keine mechanische Bewegung nötig bzw. Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

7 Mögliche Varianten 3-Pole Schikane 4-Pole Schikane
Gleiche Feldstärke, gleicher Strom Mittlerer Dipole mit doppelter Länge (alternativ doppelte Feldstärke) Elektronenbahn im Zentrum parallel zur Achse Gleiche bzw. doppelte Feldstärke Alle Pole mit gleicher Länge Elektronenbahn mit Neigungswinkel im Zentrum 4-Pole Schikane Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

8 Entwurf von P.Gippner Platz für Flansch Äquivalente Driftstrecke
Vakuumkammer 21 cm 13 cm Äquivalente Driftstrecke Gainverstärkung durch Mikrobunching Simulation mit GPT Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

9 Schikane für Compton-Rückstreuung
Elektronenpuls trift in Resonatormitte auf zurücklaufenden IR Strahl Elektronenstrahl mit doppelter Wiederholrate Letztere wird in Richtung des e-Strahles gestreut, Strahlungsenergie wird um einen Faktor 42 erhöht. Halber Kammerquerschnitt horizontal -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 10 20 30 40 50 8 mrad U27 resonator X-ray d i p o l e downstream mirror upstream mirror undulator x [ m ] z [m] 5 mrad Strahlrichtung mit Winkel 5 – 8 mrad zur Resonatorachse möglich Dazu wird benötigt: B0  mT ( A*n) Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

10 Resümee Aufgaben einer Schikane Phasenanpassung Gainverstärkungung
Compton-Rückstreuung Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE

11 . Anforderungen an die Genauigkeit des Magnetfeldes und die Strahlschärfe Magnetfeld Elektronenenergie Simulation mit GPT Institut für Kern- und Hadronenphysik / Strahlungsquelle ELBE