Strahlparameter

Die im ESR gespeicherten Ionenstrahlen werden für die meisten Experimente mit Hilfe der Elektronenkühlung auf kleinste Emittanzen und Impulsunschärfen gekühlt, Mit zunehmender Verbesserung der Strahlqualität gewinnt ein Konkurrenzprozess an Bedeutung. Durch interne Streuung des im Phasenraum komprimierten Ionenstrahls, sogenanntes Intrabeam Scattering, kommt es zu einem Gleichgewicht zwischen Kühlung und diesem Heizprozess. Die Strahlparameter hängen von Strahlsorte und Strahlenergie ab, außerdem kann durch Wahl des Elektronenstroms die Kühlrate in gewissen Grenzen verändert werden.

/fileadmin/Speicherringe/ESR/Strahlparameter/esr_strahlparameter1.jpg

In Bild 1 sind die typischen Strahlparameter (Impulsbreite und transversale Emittanzen) für verschiedene Ionensorten bei Energien oberhalb 200 MeV/u gezeigt. Es ist zu erkennen, dass das Phasenraumvolumen des Strahls mit zunehmender Zahl gespeicherter Ionen und mit der Ladung des Ions wächst.

/fileadmin/Speicherringe/ESR/Strahlparameter/esr_strahlparameter2.jpg

In Bild 2 ist die Abhängigkeit der Strahlparameter für eine Ionensorte (12C6+) für verschiedene Ionenenergien gezeigt. Daraus kann man erkennen, dass der Strahl für höhere Energien ein kleineres Phasenraumvolumen einnimmt. Diese experimentellen Beobachtungen sind in guter Übereinstimmung mit den Erwartungswerten für ein Gleichgewicht zwischen Kühlung und Intrabeam Scattering. Wie aus Bild 3 zu erkennen ist, führt eine Erhöhung des Elektronenstroms nur zu einer schwachen Verbesserung der Strahlqualität, da sich die erhöhte Kühlrate auf die drei Freiheitsgrade des Phasenraums verteilt. In diesem Bild sind die Gleichgewichtswerte für drei verschiedene Ionenströme gezeigt.

/fileadmin/Speicherringe/ESR/Strahlparameter/esr_strahlparameter3.jpg