Kurzfassung
Die Emissionsprozesse von Elektronenstrahlen aus Cs2Te Photokathoden wurden am Photoinjektor Teststand in Zeuthen (PITZ) experimentell untersucht und die Ergebnisse wurden mit Simulationen verglichen. Elektronenstrahlen mit geringer Ladung wurden erzeugt, um den Einfluss der Raumladung zu minimieren. Zur Erzeugung des Strahls wurde ein Photokathodenlaserpuls mit einer kurzen Pulslänge verwendet, um die Empfindlichkeit der Dynmik zu Emissionsphase zu maximieren. Der Schottky-Effekt, die Änderung der thermischen Emittanz und die Emissionsprozesse von Sekundärelektronen wurden als Funktion der Emissionsphase und des HF-Gradienten untersucht. Die Ergebnisse mit niederenergetischen Strahlen wurden erweitert, um die Strahldynamik für typische Betriebsbedingungen von PITZ zu analysieren. Charakteristische Feldemissionsquellen von Dunkelstrom und ihre Dynamik hinsichtlich der HF-Gradienten und der Feldkonfiguration der Solenoiden wurden untersucht. An der Photokathode auftretendes Elektronenmultipacting wurde systematisch gemessen und der Vervielfachungsprozess wurde numerisch modelliert. Abschließend wurden die thermische Emittanz des Strahls, Dunkelstrom und Multipacting für die Elektronkanone des Freie-Elektronen-Röntgenlasers(XFEL)abgeschätzt.
The emission processes of electron beams from Cs2Te photocathodes have been experimentally studied at the photoinjector test facility at Zeuthen (PITZ) and the results have been compared with simulations. Low charge electron beams have been generated in order to minimize the space charge influence. Drive-laser pulses with a short length have been used to generate the bunches in order to maximize the emission phase sensitivity. As a function of emission phase and rf gradient, the Schottky effect, the thermal emittance variation, and the secondary electron emission processes have been investigated. The results for the low charge beams have been extended to analyze the beam dynamics for typical operating conditions of PITZ. Characteristic field emission sources for dark current and its dynamics with respect to the rf gradients and the solenoid field configurations have been studied. Electron multipacting occurring at the photocathode has been measured systematically and the multiplication process has been numerically modeled. Finally, the thermal emittance of the beam, dark current and multipacting for the X-ray free electron laser (XFEL) gun have been estimated.