Am 13. Januar 2002 wurden am PhotoInjektor Teststand in DESY Zeuthen (PITZ) erstmals Elektronen durch Photoemission erzeugt und nachgewiesen. Dabei wird mit einem Laserstrahl von ca. 260 Nanometer Wellenlänge eine Cäsium-Tellurid-Kathode beschossen. Aufgrund des Photoeffektes werden dadurch mehrere Milliarden Elektronen erzeugt. Damit diese große Anzahl von Elektronen trotzdem in einem Teilchenpaket mit kleiner Ausdehnung zusammengefasst und anschließend beschleunigt werden kann, befindet sich die Kathode in einem Hohlraumresonator in dem ein hochfrequentes elektrisches Feld bereits im Moment der Entstehung der Elektronen für eine starke Beschleunigung sorgt. Somit wird erreicht, dass die Elektronen bereits einige Millimeter nach ihrer Erzeugung an der Kathode sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Eine zentrale Aufgabe bei der Erzeugung von Elektronen bei PITZ ist die Überwindung der starken gegenseitigen Abstoßung der großen Anzahl von Elektronen in einem Paket mit kleiner Ausdehnung. Hierzu dienen unter anderem Fokussierungsmagnete, die den Hohlraumresonator umgeben (siehe blaue Spulen rechts im Foto). Eine der großen technischen Herausforderungen ist die erforderliche Synchronisation des Beschleunigungsfeldes mit dem Laserimpuls, die auf einige billionstel Sekunde genau sein muß. Nach der Erzeugung wurden die Elektronen auf einem Leuchtschirm als Strahlfleck nachgewiesen und in einem Strahlfänger als Ladungssignal vermessen.

Der Photoinjektor Teststand dient der Entwicklung von Elektronenquellen mit besonders guten Strahleigenschaften, wie sie für den Betrieb von Freie-Elektronen-Lasern und zukünftigen Linearbeschleunigern für die Elementarteilchenphysik benötigt werden. Durch detaillierte Vermessung der Elektronenstrahleigenschaften und Vergleich der Messungen mit theoretischen Modellen soll die Elektronenquelle für die genannten Anwendungen optimiert werden.

Der Photoinjetktor-Teststand wurde sehr zügig realisiert: das DESY Direktorium entschied im September 1999 den Teststand in Zeuthen zu bauen. Die Bauarbeiten wurden im Jahre 2000 abgeschlossen, dann folgte der Aufbau der nötigen Infrastruktur und die Installation und Erprobung der zahlreichen Teilkomponenten. Das Projekt wird gemeinsam mit dem Max-Born-Institut, der BESSY GmbH sowie der Arbeitsgruppe "Theorie Elektromagnetischer Felder" der Technischen Universität Darmstadt durchgeführt und über einen HGF-Vernetzungsfond gefördert. Außerdem beteiligen sich Physiker vom INFN Mailand, YERPHI Yerevan, INR Troisk und INRNE Sofia an dem Projekt.

Das nächste Ziel für PITZ ist die Entwicklung der Elektronenquelle für die zweite Ausbaustufe des Freie-Elektronen-Lasers (FEL) am TESLA-Teststand (TTF-II), der ab dem Jahre 2004 bei DESY Hamburg für Forscher aus aller Welt zur Verfügung stehen wird.