HOPE
Hochbrillante photoinduzierte Hochfrequenz-Elektronenquellen
Verbundforschungsprojekt: | |
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Künftigen Lichtquellen wie Synchrotronstrahlungsquellen, die
durch einen Energy Recovery Linac (ERL) getrieben werden, Freie
Elektronen-Laser (FEL) oder THz-Strahlungsquellen ist
gemeinsam, dass sie Injektoren erfordern, die hochbrillante
Elektronenstrahlen mit hohem Strom bei nahezu kontinuierlichem
Betrieb liefern. Damit stellt die Entwicklung geeigneter
hochbrillanter Elektronenquellen einen zentralen Faktor dar.
Bisher zeigt der Einsatz von Photoemissionsquellen das größte
Erfolgspotential, obwohl noch einige wichtige Aspekte geklärt
werden müssen, bevor solche Quellen dieses Potential
ausschöpfen können und für den Routinebetrieb geeignet sind.
Dieser Verbund soll diese Aspekte untersuchen und Lösungen
zusammenführen. Dies beginnt mit einem besseren theoretischen
Verständnis des Emissionsvorgangs und der Strahldynamik, um die
Performanz von unterschiedlichen Photokathoden vorherzusagen.
Unterschiedliche Kathodenoptionen, inkl. solcher für
photoinduzierte Feldemission für höchste Brillanz oder GaAs für
polarisierte Elektronen, müssen für ein breites
Anwendungsspektrum entwickelt werden. Diese Untersuchungen
profitieren auch von den theoretischen Analysen. Letztlich
sollen Beschleunigungsstrukturen für CW-Betrieb bei hoher
Spannung entwickelt werden, um die hervorragenden Eigenschaften
des emittierten Strahls auch während des
Beschleunigungsvorgangs zu erhalten. Supraleitende Kavitäten
sind hierfür ideal geeignet, jedoch stellt die Integration
einer normalleitenden Kathode in das supraleitende System eine
große Herausforderung dar. Dabei gilt ein wichtiges Augenmerk
dem Phänomen „Multipacting“, welches bisher den Betrieb solcher
Systeme stark einschränkt.
Somit ergänzen sich die unterschiedlichen Teilprojekte dieses
Verbunds ideal um letztendlich ein vertieftes Verständnis
grundlegender Prozesse in Photoemissionsquellen zu erhalten
sowie neue Quellen zu entwickeln und experimentell zu testen,
um die Brillanz photoinduzierter Hochfrequenz-Elektronenquellen
zu erhöhen und so einen wesentlichen Beitrag zu leisten, um den
Zielgrößen für künftiger Lichtquellen nahe kommen. Für den
Projektverbund ist eine enge Zusammenarbeit mit den
Beschleunigerlaboren DESY, HZB und HZDR essentiell. Die
gegenseitige Verknüpfung ist im Abschnitt 3 „Zusammenarbeit der
Arbeitsgruppen“ grafisch dargestellt.
Die Expertise der hier kooperierenden Arbeitsgruppen auf
verschiedenen experimentellen und theoretischen Gebieten der
Beschleunigerphysik, gezielt ergänzt durch die Expertise zweier
neuer Arbeitsgruppen, lässt erwarten, dass die vorgeschlagenen
Arbeiten aus dem universitären Bereich einen wesentlichen
Beitrag zur Entwicklung hochbrillanter photoinduzierter
Hochfrequenz-Elektronenquellen und deren Einsatz für
Großforschungsprojekte beitragen werden.