Marc Alexander Geitz, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1999 :
Der Betrieb eines Freien Elektronen Lasers im ultravioletten Wellenlängenbereich stellt hohe Anforderungen an die Strahlqualität eines Elektronenlinearbeschleunigers. Daher wurden Strahldiagnoseinstrumente entwickelt, die eine Messung der transversalen Phasenraumverteilung und der longitudinalen Ladungsverteilung der Elektronenpakete mit der erforderlichen Präzision ermöglichen. Die transversale Phasenraumverteilung wird unter Verwendung von tomographischen Rekonstruktionmethoden aus Strahlintensitätsverteilungen bestimmt. Die Messungen an der TESLA Test Anlage ergeben, bei einer Ladung der Elektronenpakete von 1 nC, eine transversale Emittanz von gex = 5.5 · 10-6 m und gey = 9.5 · 10-6 m. Zur Bestimmung der longitudinalen Ladungsverteilung werden frequenz- und zeitaufgelöste Methoden angewendet. Zur Ersteren gehört die Fourier- und die Hilbert-Transformations Spektroskopie kohärenter Übergangsstrahlung. Die Ausnutzung definierter longitudinaler Phasenraumrotationen zur Bestimmung der Elektronenpaketlänge und Streak Kamera Messungen optischer Synchrotronstrahlung sind Anwendungen zeitaufgelöster Methoden. Die verschiedenen Messungen ergeben konsistente Ergebnisse und weisen auf eine minimale Elektronenpaketlänge von sz = 250 µm hin.
The operation of a free electron laser in the VUV regime puts stringent demands on the beam quality of an electron linear accelerator. That is why beam diagnostic techniques have been developed to determine the transverse phase space density and the longitudinal charge distribution of the electron bunches with the required precision. The transverse phase space distribution is determined from beam intensity profiles using tomographic image reconstruction techniques. Measurements at the TESLA Test Facility linac yield a normalized transverse emittance of gex = 5.5 · 10-6 m and gey = 9.5 · 10-6 m with a bunch charge of 1 nC. The longitudinal bunch charge distribution is determined by frequency- and time-resolved methods. Fourier- and Hilbert-transform spectroscopy of coherent transition radiation belong to the former techniques. Longitudinal phase space rotations to determine the longitudinal bunch charge distribution and streak camera measurement using optical synchrotron radiation are applications of time-resolved methods. The different techniques yield consistent results and hint at a minimum electron bunch length of sz = 250 µm.