Kurzfassung
Licht ist eines der wichtigsten Werkzeuge zur Untersuchung von Naturphaenomenen, von denen im Laufe der Jahre viele mit Licht untersucht wurden, das mit Hilfe eines Synchrotrons erzeugt wurde. Synchrotronlicht hat aber nur eine begrenzte raeumliche Kohaerenz, was die minimale Pulsdauer auf etwa 30 ps begrenzt und dazu fuehrt, dass die maximal erreichbare Brillanz nicht ausreichend ist fuer eine Reihe von Experimenten. Mit der Erfindung des Freie Elektronen Lasers (FEL) wurden neue Forschungsmoeglichkeiten eroeffnet, da das von einem FEL erzeugte Licht eine Pulsdauer von etwa 10 fs oder weniger haben kann mit einer Brillanz, die viel hoeher ist als das von Synchrotronlicht. Um Laserlicht mit kurzenWellenlaengen und hoher Qualitaet mit einem Freie Elektronen Laser, wie dem European XFEL oder FLASH zu produzieren, werden Elektronenstrahlen mit hohen Ladungen und kleiner transversaler Emittanz benoetigt. Der Photoinjektor Teststand bei DESY, Standort Zeuthen wurde aufgebaut mit dem Ziel Elektronenquellen fuer zukuenftige Anwendungen bei FLASH und dem European XFEL zu entwickeln und zu charakterisieren. Die Emittanz der produzierten Elektronen spielt dabei eine Schluesselrolle, da sie die zu erzielende Brillanz und minimal erreichbare Wellenlaenge des produzierten Laserlichts entscheidend beeinflusst. Diese Arbeit behandelt Untersuchungen der Emittanz eines Elektronenstrahls mit verschiedenen Ladungen. Die Emittanz eines Elektronenstrahls heangt von vielen Maschinenparametern ab, z.B. der Form und Groesse des UV Laser Pulses, des Fokussierstroms des Solenoiden und den Einstellungen der Beschleunigerkaviteaten. Methodische Studien der Abhaengigkeit der Emittanz von diesen Parametern wurden in Simulationen mit einem Teilchenstrahlverfolgungsprogramm als auch experimentell durchgefuehrt.
Light is one of the main tools for the investigation of natural phenomena. Light produced with the help of synchrotron machines serves to investigate many phenomena in natural sciences for many years. However the synchrotron light has a limited degree of spatial coherence, restriction on the minimum achievable pulse duration at the level of about 30 ps and not sufficient brilliance to perform a lot of experiments. With the invention of free electron lasers (FELs) new opportunities are opened as the light produced by the free electron lasers is spatially coherent, the pulse duration of the produced light can be in the order of 10 fs and below and the brilliance is much higher compared to synchrotron light. To produce high quality laser light with a short wavelength free electron lasers like the European XFEL and FLASH require electron beams with a high charge and low transverse emittance. The photo injector test facility at DESY, Zeuthen site, was built with the aim to develop and characterize electron sources for future usage at FLASH and the European XFEL. The emittance of the produced electron beam plays a key role as it influences the final brilliance and the minimum achievable wavelength of the produced laser light. This work is devoted to investigations of the emittance of electron beams with different charges. The emittance of the electron beam depends on many machine parameters such as UV laser pulse shape and its size, solenoid focusing current and accelerating cavities settings. Methodical studies of the emittance dependencies on these parameters were done in simulations using a particle tracking code as well as experimentally.