Marc Hänel DPG-Tagung Heidelberg 6.3.2007 PITZ Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG-Tagung Heidelberg 6.3.2007

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ PITZ: Photoinjektor-Teststand Zeuthen Test und Optimierung von Photoinjektoren für FEL-Anwendungen (z.B. XFEL)

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Anforderungen an den Laser: verwendete Katoden aus Cs2Te (Austrittsarbeit 4,2eV) => λ<295nm Quanteneffizienz von Cs2Te: 0,5-20% => für 1nC Ladung EPuls ≥ 8,4µJ möglichst viele Laserpulse innerhalb eines RF-Pulses (800µs) optimale Emittanz des Elektronenpaketes mit: zeitliches flat-top Profil (FWHM: 20ps, Anstiegs/Abfall-Zeiten: 2ps) räumliches flat-top (Durchmesser 0,55-2,1mm) y x „Bierdosen“-Form: t

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Lasersystem bei PITZ (entwickelt vom MBI) ein Oszillator generiert Pulszüge bei einer Wellenlänge von λ=1064nm(tFWHM=3ps) doppelbrechende Filter formen den Puls zeitlich (trapezförmig, tFWHM=18ps, Anstiegs-/Abfall-Zeiten ca. 5-6ps) die Pulse werden in weiteren 6 Stufen verstärkt und abschließend ins UV konvertiert

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Lasersystem bei PITZ (entwickelt vom MBI) Räumliches flat-top mittels strahlformender Apertur (Lochblende mit variablem Durchmesser) -> genaue Abbildung auf Katode notwendig (Interferenzringe)

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Überwachte Parameter – experimenteller Aufbau Pulsenergie Photomultiplier (PMT) Laserdiagnose-Aufbau vor Vakuumfenster 2. Position auf der Katode Quadrantendiode (QD) 3. räumliches Strahlprofil virtuelle Katoden (CCD)

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Überwachte Parameter – experimenteller Aufbau Pulsenergie Photomultiplier (PMT) vergrößerte Ansicht 2. Position auf der Katode Quadrantendiode (QD) 3. räumliches Strahlprofil virtuelle Katoden (CCD)

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Überwachte Parameter – longitudinale Pulsform streak-Kamera - Messung Auswertung des Profils Messungen: Pulsdauer 18-20ps FWHM, Anstiegs-/Abfallzeiten 5-7ps sowie 5% Modulationen des flat-top (peak-peak)

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Überwachte Parameter – transversale Pulsform Gauß-Profil des Laser flat-top nach der BSA (CCD-Kamera) Messungen: ca. 10-20% Modulation des flat-top (Interferenzringe)

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Überwachte Parameter – Pulsenergien (PMT – Signal) PMT-Signal µs Messungen: +/- 2,5% Schwankung der Intensität

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Überwachte Parameter – Strahlposition (Quadranten-Photodiode) U1 U2 U3 U4 Messungen: Verschiebung des Laserspotposition um 140µm während eines Pulszuges – Ursache noch ungeklärt

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Aktuelle Arbeit online-Kalibrierung der Verstärkung des Photomultipliers (M.Hänel) Auswertung der QD-Signale für inhomogene Strahlprofile (Y.Ivanisenko,M.Hänel) Ursache für den Strahldrift (ständig) Optimierung der BSA-Abbildung auf der Katode Nächste Schritte Aufbau eines verbesserten Systems zur Überwachung der zeitlichen Pulsform (OSS, MBI) Nutzung von Asphären zur Formung des räumlichen flat-tops

DPG – Tagung Heidelberg 2007 Charakterisierung des Photo-Katodenlasers am Photoinjektor-Teststand Zeuthen Marc Hänel DPG – Tagung Heidelberg 2007 PITZ Vielen Dank für die Aufmerksamkeit