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PKA2:

Die PKA2 ist ein optimierter Nachbau der MAMI-Photoquelle für polarisierte Elektronen und wird in der Abbildung 2 schematisch abgebildet. Die Beschleunigungsspannung beträgt 100 kV und die Kathode befindet sich 15 cm von der Anode entfernt. Die Kathodenregion ist so geformt, dass die Quelle eine optimierte Feldgeometrie aufweist. Der Hauptunterschied besteht darin, dass in der Quellenkammer Platz für 14 SAES D400 Module geschaffen wurde, um das Saugvermögen deutlich (Faktor 10) zu verbessern. Der vom Massenspektrometer angezeigte Gesamtdruck in der Quellenkammer ist < 1*10-11 mbar und im Massenspektrum ist nur ein Wasserstoffpeak zu finden.
Die Anlage besteht zunächst aus der 100 kV Kanone und der daran angeschlossenen ~1 m langen vertikalen Strahlführung. Der alpha-Magnet lenkt den Strahl um 270° ab, welcher dann in einem gekühlten Faraday Cup auf einer NEG-Oberfläche aufgefangen wird. Der Strahltransport durch die Strahlführung wird durch fünf Korrekturdipole („Wedler“), vier Quadrupole und einen Doppelsolenoid vorgenommen. Zur Diagnose des Strahls wurde ein in einem Scanner beweglich eingebauter Leuchtschirm eingesetzt, damit konnten die Form des Strahls und seine Position kontrolliert werden. Der Durchmesser des Vakuumsystems, durch das der Elektronenstrahl transportiert werden soll, liegt zwischen 18 und 38 mm.
Das Vakuum in der Quelle wird vom Druck des Beam Dumps (Faraday Cup) durch eine differentielle Pumpstufe entkoppelt. Sie befindet sich 80 cm vom Beam Dump entfernt und besteht aus zwei 200 l/s NEG Pumpen, einer 40 l/s Ionengetterpumpe und einer Blende mit dem Durchmesser 10 mm. Da der Leitwert der Blende 8,6 l/s beträgt, soll die differentielle Pumpstufe die Rückströmung der Gase aus dem Faraday Cup in die Kanone effizient vermeiden.
Um eine Erhitzung des Beam Dumps zu vermeiden, wird der Faraday Cup mit Wasser gekühlt. Man muss bei hohem mittleren Elektronenstrom mit großem Druckanstieg im Beam Dump rechnen. Um die beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Oberfläche entstehenden Moleküle zu entfernen, wurde noch zusätzlich eine Kryopumpe in der Nähe des Beam Dumps eingebaut. Die Kryopumpe zeichnet sich sowohl durch eine hohe Saugleistung (~800 l/s) als auch eine hohe Kapazität aus.
Teile der Strahlführung sind elektrisch isoliert, um die Strahlverluste bestimmen zu können und die Strahlführung zu optimieren. Der Strahlverlust innerhalb des isolierten Abschnittes kann im Bereich von nA gemessen werden und bei Strömen von einigen mA entspricht dies einer Genauigkeit von ~10-6. Der erste Isolator sitzt kurz hinter der Quellenkammer und der zweite befindet sich ~0,5 m hinter einem alpha-Magneten.
Für die Erzeugung von Photoelektronen wird eine GaN-Laserdiode mit einer Wellenlänge von 405 nm und einer Ausgangsleistung von 300 mW eingesetzt. Alternativ kann auch ein frequenzverdoppelter Nd:YLF Laser mit einer Wellenlänge 532 nm durch einen Lichtwellenleiter in den Quellenraum geleitet werden.


Teile der Beschreibung wurden der Dissertation von R. Barday entnommen.
Die Abbildung entstammt einer Studienarbeit von I. Alexander.

Abb2: Schematische Darstellung des Aufbau der PKA2. Im oberen rechten Bildrand wird ein Foto der Quelle gezeigt.