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PITZ im Laserglanz
Der Laserraum von PITZ mit dem neuen Photokathodenlaser
Die Betreiber des European XFEL werden einmal sagen können, dass dessen Elektronen ursprünglich aus Zeuthen kommen. Dort wurde gerade im Photoinjektor-Teststand PITZ ein neuer Laser installiert, der helfen soll, die anspruchsvollen Methoden zur Erzeugung der Elektronenstrahlen für den Freie-Elektronen-Laser zu optimieren. In den nächsten Monaten wird der neue Laser ausgiebig getestet.
Damit am Ende das hochintensive Röntgenlicht zu den Experimenten gelangen kann, müssen zuerst Elektronenstrahlen erzeugt werden, die ganz besonders klein im Durchmesser sind und nicht auseinanderlaufen. Experten sprechen von transversaler Emittanz – je weniger davon desto besser! Der Trick hierbei ist wieder Licht, allerdings in anderer Form: Ein Laser schießt hochpräzise Lichtblitze auf eine Kathode, aus der dann die Elektronen abgezogen und beschleunigt werden. Je besser diese Lichtblitze, desto besser der Teilchenstrahl.
Der Laser ist nach einem Prototyp im Max-Born-Institut (MBI) in Berlin der weltweit erste, der diese Lichtblitze – so genannte Flat-top-Pulse – erzeugen kann, die optimal zur Zeitstruktur der supraleitenden Beschleuniger des TESLA-Typs passen. Der am MBI entwickelte Laser erreicht deutlich kürzere Anstiegs- und Abfallzeiten als seine Vorgänger. Er kann auch Pulse mit variabler Form erzeugen. Das ganze Lasersystem nimmt ungefähr fünf Quadratmeter im neuen Laserraum von PITZ in Beschlag. Der Laser wurde während eines PITZ-Shutdowns eingebaut. Gleichzeitig bekam die Anlage eine neue Elektronenquelle oder „Gun“. „Wir müssen die Gun erst trainieren“, erzählt der technische Koordinator Jürgen Bähr. „Sie muss sich an die hohen Spannungen gewöhnen und ihre Vakuumeigenschaften verbessern.“
Das neue Lasersystem erzeugt ultraviolette Flat-top-Pulse.
Eine gute Eigenschaft hat sie bereits: Sie erzeugt sehr viel weniger unerwünschten Dunkelstrom. Das PITZ-Team vermutet, dass dies der neuen Reinigungsmethode zu verdanken ist: Die Vakuumeigenschaften des eingebauten Kupfer-Resonators wurden deutlich besser, nachdem er partikelfrei und mit Trockeneis gereinigt wurde.
