| Autor(en): |
Michael Scheer |
Titel: |
Beschleunigerphysik und radiometrische Eigenschaften supraleitender Wellenlängenschieber |
| Gutachter: |
Eberhard Jaeschke; Thomas Lohse; Shaukart Khan |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10096299)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Metrologie, Wellenlängenschieber, Synchrotronstrahlung, Elektronenspeicherring, BESSY, Radiometrie |
| Schlagwörter (eng): |
metrology, wavelength shifter, synchrotron radiation, electron storage ring, BESSY, radiometry |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Scheer, Michael:
Beschleunigerphysik und radiometrische Eigenschaften supraleitender Wellenlängenschieber;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am , urn:nbn:de:kobv:11-10096299
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| Abstract (ger): |
| Die vorliegende Arbeit behandelt die radiometrische Nutzung von
Wellenlängenschiebern an Elektronenspeicherringen. Die grundsätzlichen Aspekte der Radiometrie, der technischen Voraussetzungen und des Einflusses von Wellenlängenschiebern auf den Speicherring werden am Beispiel eines bei BESSY installierten Gerätes aufgezeigt. Ein Großteil der Rechnungen wurden mit dem Programm WAVE durchgeführt, das im Rahmen der Arbeit entwickelt wurde. WAVE erlaubt die Berechnung der Synchrotronstrahlung von Wellenlängenschiebern mit einer relativen Unsicherheit von 1/100000. Maschinenphysikalische Eigenschaften eines Wellenlängenschiebers und eine Erzeugenden-Funktion für symplektische Tracking-Rechnungen können ebenfalls mit WAVE berechnet werden. Letztere wurden in den Tracking-Code BETA implementiert. Damit lassen sich die Einflüsse von Insertion Devices auf die dynamische Apertur und die Emittanz des Speicherringes untersuchen. Die Ergebnisse dieser Studien führten zum Konzept alternierender High- und Low-Beta-Sektionen, die den Betrieb supraleitender Insertion Devices bei BESSY-II ohne signifikante Störung der Speicherringoptik ermöglichen. Um auch die experimentelle Seite der Radiometrie an Wellenlängenschiebern zu untersuchen, wurde ein Programm auf der Basis des Monte-Carlo-Codes GEANT4 entwickelt. Es erlaubt die Simulation der radiometrischen Messung und der Absorptionseigenschaften des Detektors. Mit den entwickelten Programmen wurden erste radiometrische Messungen der PTB analysiert. Ein Vergleich zwischen Messungen und Rechnung zeigt eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit Abweichungen von ca. fünf Prozent für Messungen im Energiebereich zwischen 40 keV und 120 keV hinter einem 1-mm-Kupferfilter. Eine bessere Übereinstimmung wurde im Bereich von 20 - 80 keV ohne Kupferfilter erzielt. In diesem Fall stimmen die gemessenen Daten im Rahmen der systematischen Unsicherheiten von zwei Prozent mit den Rechnungen überein. |
| Abstract (eng): |
| Subject of this thesis are the operation of wave-length shifters at electron
storage rings and their use in radiometry. The basic aspects of the
radiometry, the technical requirements, the influence of wave-length
shifters on the storage ring, and results of first measurements
are presented for a device installed at BESSY.
Most of the calculations are carried out by the program WAVE, which has been
developed within this thesis. WAVE allows to calculate the synchrotron
radiation spectra of wave-length shifters within an relative uncertainty of
1/100000.
The properties of wave-length shifters in terms of accelerator physics as
well as a generating function for symplectic tracking calculations can also be
calculated by WAVE. The later was implemented in the tracking code BETA to
investigate the influence of insertion devices on the dynamic aperture and
emittance of the storage ring. These studies led to the concept of alternating
low- and high-beta-sections at BESSY-II, which allow to operate superconducting insertion
devices without a significant distortion of the magnetic optics.
To investigate the experimentel aspects of the radiometry at wave-length
shifters, a program based on the Monte-Carlo-code GEANT4 has been developed.
It allows to simulate the radiometrical measurements and the absorption
properties of detektors.
With the developed codes first radiometrical measurements by the PTB have been
analysed. A comparision of measurements and calculations show a reasonable
agreement with deviations of about five percent in the spectral range of 40
- 60 keV behind a 1-mm-Cu filter. A better agreement was found between 20 keV
and 80 keV without Cu filter. In this case the measured data agreed within a
systematic uncertainty of two percent with the results of the calculations.
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