Im Bereich der Teilchenbeschleuniger ist die Strahlemitanz eine der wichtigsten Größen für die Strahlqualität. Sie beschreibt anschaulich das vom Strahl im Phasenraum eingenommene „Volumen” — eine niedrige Emittanz bedeutet einen „geordneteren” Strahl, der sich leichter auf einen winzigen Spot fokussieren lässt und eine höhere Brillanz liefert.
Was ist Emittanz?
Die Emittanz ist definiert als die Fläche, die der Strahl im Orts-Impuls-Phasenraum einnimmt. Für reale Strahlen wird üblicherweise die Effektiv- (RMS-)Emittanz verwendet. Mit steigender Energie während der Beschleunigung schrumpft die geometrische Emittanz natürlicherweise; für den Vergleich der Strahlqualität bei unterschiedlichen Energien bevorzugt die Praxis daher die normierte Emittanz.
Warum ist Emittanz so wichtig?
- Freie-Elektronen-Laser (FEL): Die Verstärkungslänge hängt unmittelbar mit der Emittanz zusammen — niedrige Emittanz ist die Voraussetzung für brillante kohärente Strahlung;
- Synchrotronstrahlungsquellen: Die Brillanz ist näherungsweise umgekehrt proportional zur Emittanz — ultraniedrige Emittanz ist das Kernziel vierter Generationen von Strahlungsquellen;
- Elektronenstrahl-Anwendungen: Beim Schweißen, bei der Röntgenabbildung und in der Bestrahlungstechnik bestimmt die Emittanz die kleinste erreichbare Spotgröße und Leistungsdichte.
Wie wird Emittanz gemessen?
Zu den gängigen Messmethoden zählen das Mehrfach-Schlitzverfahren und die Pepper-Pot-Methode: Eine Schlitzmaske wird in den Strahlengang gebracht, Größe und Divergenz jedes Segments werden getrennt gemessen und die vollständige Phasenraumverteilung rekonstruiert. Unsere Emittanzmesssysteme umfassen Schlitzanordnungen, Fluoreszenzschirme, Präzisionsabtastmechanik und Datenerfassungssoftware und bieten vollständige Online-Emittanzdiagnostik für alle Arten von Beschleunigern.
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