Kurzfassung
Der Betrieb eines Freie-Elektronen-Lasers (FEL) im ultravioletten Wellenlängenbereich stellt hohe Anforderungen an die Strahlqualität. Daher wurde das Strahldiagnoseinstrument der Fourier-Transformationsspektroskopie weiterentwickelt, um eine Messung der longitudinalen Ladungsverteilung der Elektronenpakete mit der erforderlichen Präzision zu ermöglichen. Als Strahlungsarten wurde Übergangs-, Diffraktions- und Synchrotronstrahlung verwendet und als Messgerät ein Martin-Puplett-Interferometer. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Messungen mit pyroelektrischen Detektoren, DTGS-Detektoren, Golay-Zellen und Bolometern aufgenommen. Dazu wurde ein Analyseprozess entwickelt und getestet, der u. a. die Frequenzabhängigkeit der verschiedenen Quellen und die Beugung im Interferometer korrigiert und mit Hilfe der Kramers-Kronig Dispersionsrelation asymmetrische Ladungsverteilungen rekonstruieren kann.
Es konnte gezeigt werden, dass sich die erwarteten Ladungsverteilungen mit der entwickelten Methodik dann rekonstruieren lassen, wenn die verwendeten Detektoren niedrige Frequenzen gut registrieren können. Je nach Grad des Rauschens auf den Mess-Signalen lassen sich verschiedene Formen und Breiten mit Fehlern unter 10% rekonstruieren und entsprechend voneinander unterscheiden.
Die Messergebnisse zeigen eine zu schwache Abhängigkeit von der eingestellten Bunchlänge, die Formen und Breiten sind aber in guter Übereinstimmung mit anderen Messungen. Die kürzesten gemessen Ladungsverteilungen haben Halbwertsbreiten von etwa 1,6ps.
The operation of a free electron laser in the VUV regime puts stringent demands on the beam quality of an electron linear accelerator. For this reason the beam diagnostic technique of fouriertransform spectroscopy has been further developed to determine the longitudinal charge profile of the electron bunch with the required precision. Transition, diffraction and synchrotron radiation have been used as radiation sources and as measurement device a Martin-Puplett interferometer. In the frame of this thesis data have been taken using pyroelectric detectors, DTGS detectors, Golay cells and bolometers. An analysis procedure for the data has been developed and thoroughly tested including among other things the correction of the frequency dependence of the different sources and diffraction effects inside the interferometer. It is prossible to reconstruct asymmetric charge distributions using the dispersion relation by Kramers and Kronig.
It could be shown, that the analysis is able to reconstruct the expected charge distributions as long as the detectors are not limited in their low frequency acceptance. Depending on the actual amount of noise on the measured data different shapes and widths can be reconstructed with errors below 10% and can hence be distinguished.
The results show only small dependencies on the bunch compression parameters, while the shapes and widths are in good agreement with other results. The shortest bunch length measured has a full width at half maximum of approximately 1.6ps.