Der Freie-Elektronen-Lasers (FEL) Prozess stellt strenge Anforderungen an die transversale Trajektorie und Größe des Elektronenstrahls. Da die transversale Dispersion die Trajektorie der Teilchen mit Impulsabweichung verändert und die effektive Strahlgröße erhöht, muss die Dispersion kontrolliert werden.
Diese Doktorarbeit behandelt das Konzept der Dispersion in Linearbeschleunigern (linacs), und untersucht den Einfluss dispersiver Effekte auf den Elektronenstrahl und den FEL-Prozess. Sie benennt Ursachen Quellen für Stördispersion und quantifiziert ihre Bedeutung für FLASH (Freie-Elektronen-Laser in Hamburg) und den XFEL (Europäische Röntgenlicht-Freie-Elektronen-Laser). Eine Methode für die Messung und Korrektur der Dispersion und ihr Einsatz bei FLASH werden beschrieben. Experimente über den Effekt der Dispersion auf die transversale Qualität des Strahls und auf die Leistung des FELs werden vorgestellt.
The performance of the Free-Electron Laser (FEL) process imposes stringent demands on the transverse trajectory and size of the electron beam. Since transverse dispersion changes off-energy particle trajectories and increases the effective beam size, dispersion must be controlled.
This thesis treats the concept of dispersion in linacs, and analyses the impact of dispersion on the electron beam and on the FEL process. It presents generation mechanisms for spurious dispersion, quantifying its importance for FLASH (Free-electron Laser in Hamburg) and the XFEL (European Xray Free-Electron Laser). A method for measuring and correcting dispersion and its implementation in FLASH is described. Experiments of dispersion effects on the transverse beam quality and on the FEL performance are presented.