Die vorliegende Arbeit beschftigt sich mit Feldemission in zwei supraleitenden Beschleunigungsstrukturen des S–DALINAC–Injektors, die von der Emission von Licht im sichtbaren Bereich begleitet wurde. Erstmals in diesem Zusammenhang konnte durch den Einsatz eines Rntgendetektors im Strahlvakuum auch Emission charakteristischer Rntgenstrahlung beobachtet werden. Mit verschiedenen Methoden wurden Feldemission, Emission von Licht und Emission charakteristischer Rntgenstrahlung untersucht. Dabei sind zunchst die Bereiche bestimmt worden, in denen die feldemittierten Elektronen wieder auf die Wand der Struktur trafen, und die, in denen sich die auf Kreisen angeordneten, Licht emittierenden Zentren befanden. Da Elektronen bei der Wechselwirkung mit Materie Bremsstrahlung emittieren, wurde zur Bestimmung des Bereiches, in dem sie auf die Wand trafen, sowohl die Dosisleistung mit handelsblichen Dosisleistungsmessgerten als auch die Bremsstrahlungsintensitt mit einem hochreinen Germaniumdetektor entlang des Injektors gemessen. Die Licht emittierenden Zentren wurden mit einer motorgesteuerten CCD–Kamera beobachtet und ihre Position innerhalb der Struktur mit einer eigens entwickelten Methode zur Abstandsbestimmung lokalisiert. Dabei ergab sich, dass die Bereiche maximaler Dosisleistung und Bremsstrahlungsemission sowie die der Lichtemitter alle zusammenfallen. Fr die Dosisleistung, die Intensitt der Bremsstrahlung und erstmals auch fr die Intensitt der charakteristischen Rntgenstrahlung konnte eine Fowler–Nordheim–Charakteristik nachgewiesen werden. Dabei eignete sich vor allem die Methode der Rntgenspektroskopie fr eine zuverlssige Bestimmung des Feldberhhungsfaktors. Neben der Beobachtung der Licht emittierenden Zentren mit einer CCD–Kamera wurden die Intensitt und die spektrale Verteilung des Lichts mit einem Photomultiplier und einem Farbglasfilter–Satz untersucht. Aus diesen Messungen ergab sich, dass vermutlich Staubteilchen, die sich auf einer Irisblende in der Struktur befanden, durch dielektrische Verluste der in die Struktur eingekoppelten Hochfrequenzleistung auf ca. 1200 K erhitzt und so zur Lichtemission angeregt wurden. Die fr eine Struktur durchgefhrten Bahnverfolgungsrechnungen und alle brigen Ergebnisse deuten daraufhin, dass diese glhenden Partikel auch die Quellen der Elektronenemission sein drften. Nach einer chemische Reinigung und dem Ausheizen bei ca. 1170 K einer Struktur wurde bei dieser bis zu einer Beschleunigungsfeldstrke von 6,5 MV/m keine Feldemission und die sie begleitende Emission von Licht und Rntgenstrahlung festgestellt.



Klappentext

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Feldemission in zwei supraleitenden Beschleunigungsstrukturen des S–DALINAC–Injektors, die von der Emission von Licht im sichtbaren Bereich begleitet wurde. Erstmals in diesem Zusammenhang konnte durch den Einsatz eines Röntgendetektors im Strahlvakuum auch Emission charakteristischer Röntgenstrahlung beobachtet werden. Mit verschiedenen Methoden wurden Feldemission, Emission von Licht und Emission charakteristischer Röntgenstrahlung untersucht. Dabei sind zunächst die Bereiche bestimmt worden, in denen die feldemittierten Elektronen wieder auf die Wand der Struktur trafen, und die, in denen sich die auf Kreisen angeordneten, Licht emittierenden Zentren befanden. Da Elektronen bei der Wechselwirkung mit Materie Bremsstrahlung emittieren, wurde zur Bestimmung des Bereiches, in dem sie auf die Wand trafen, sowohl die Dosisleistung mit handelsüblichen Dosisleistungsmessgeräten als auch die Bremsstrahlungsintensität mit einem hochreinen Germaniumdetektor entlang des Injektors gemessen. Die Licht emittierenden Zentren wurden mit einer motorgesteuerten CCD–Kamera beobachtet und ihre Position innerhalb der Struktur mit einer eigens entwickelten Methode zur Abstandsbestimmung lokalisiert. Dabei ergab sich, dass die Bereiche maximaler Dosisleistung und Bremsstrahlungsemission sowie die der Lichtemitter alle zusammenfallen. Für die Dosisleistung, die Intensität der Bremsstrahlung und erstmals auch für die Intensität der charakteristischen Röntgenstrahlung konnte eine Fowler–Nordheim–Charakteristik nachgewiesen werden. Dabei eignete sich vor allem die Methode der Röntgenspektroskopie für eine zuverlässige Bestimmung des Feldüberhöhungsfaktors. Neben der Beobachtung der Licht emittierenden Zentren mit einer CCD–Kamera wurden die Intensität und die spektrale Verteilung des Lichts mit einem Photomultiplier und einem Farbglasfilter–Satz untersucht. Aus diesen Messungen ergab sich, dass vermutlich Staubteilchen, die sich auf einer Irisblende in der Struktur befanden, durch dielektrische Verluste der in die Struktur eingekoppelten Hochfrequenzleistung auf ca. 1200 K erhitzt und so zur Lichtemission angeregt wurden. Die für eine Struktur durchgeführten Bahnverfolgungsrechnungen und alle übrigen Ergebnisse deuten daraufhin, dass diese glühenden Partikel auch die Quellen der Elektronenemission sein dürften. Nach einer chemische Reinigung und dem Ausheizen bei ca. 1170 K einer Struktur wurde bei dieser bis zu einer Beschleunigungsfeldstärke von 6,5 MV/m keine Feldemission und die sie begleitende Emission von Licht und Röntgenstrahlung festgestellt.

Titel
Untersuchungen zur Feldemission in supraleitenden Beschleunigungsstrukturen des S-DALINAC mit Hilfe der Röntgenspektroskopie und Vergleich mit herkömmlichen Methoden
EAN
9783736916418
ISBN
978-3-7369-1641-8
Format
E-Book (pdf)
Herausgeber
Veröffentlichung
20.10.2005
Digitaler Kopierschutz
frei
Dateigrösse
3.31 MB
Anzahl Seiten
130
Jahr
2005
Untertitel
Deutsch