D4 Emissions- und Kreuzprofilmessung

Thema

Die Kenntnis der tatsächlichen Größe und Querschnittsform des Strahls an verschiedenen Punkten innerhalb der Anlage ist unerlässlich, um sowohl die korrekte Funktion der im Abschnitt „Grundlagen“ beschriebenen Optiken zu überprüfen als auch die Ursache potenzieller Qualitätsbeeinträchtigungen zu diagnostizieren. Die direkteste Methode, der Drahtscanner, besteht darin, einen dünnen Metalldraht über den Strahl zu bewegen und dabei das Signal der durch die Wechselwirkung erzeugten Sekundärteilchen zu messen. Durch das Abtasten der gesamten Strahlbreite mit dem Draht wird ein vollständiges Intensitätsprofil rekonstruiert, aus dem die Querschnittsgröße des Strahls an diesem Punkt extrahiert wird. Die Kombination dieser Messung mit dem bekannten Wert der optischen Beta-Funktion an diesem Punkt ermöglicht die Berechnung der Strahl-Emittanz, wie im Abschnitt „Grundlagen“ definiert. Eine alternative, zerstörungsfreie Methode, die sich für die kontinuierliche Überwachung ohne physische Unterbrechung des Strahls eignet, nutzt die vom Strahl in Elektronenmaschinen emittierte Synchrotronstrahlung oder verwendet Monitore, die auf der Restionisierung des Gases im Vakuum der Anlage basieren und kontinuierlich optische Bilder des Querschnittsprofils aufnehmen. Für Strahlen, deren Intensität einen Drahtscanner durch Wechselwirkung beschädigen würde, kommen noch schonendere Methoden zum Einsatz, beispielsweise Monitore, die auf einem Hilfselektronenstrahl niedriger Energie basieren, der quer zum Hauptstrahl verläuft. Die kontinuierliche Überwachung der Emittanz während der gesamten Betriebsdauer eines Strahls – von der im Abschnitt „Grundlagen“ beschriebenen Quelle über jede Stufe der Injektionskette bis hin zum Endzustand im Kollisionsring – ist das entscheidende Werkzeug, um die Stelle der spezifischen Verschlechterung zu identifizieren und so Verbesserungsmaßnahmen auf die tatsächlich verantwortliche Komponente zu konzentrieren. Daher misst dieses Modul zunächst die Strahlgröße an einem einzelnen Punkt und verfolgt diese Messung anschließend entlang der gesamten Kette, um genau festzustellen, wo Qualitätsverluste auftreten.

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