Aufbau und Funktionsnachweis von SAPIS (Stored Atoms Polarized Ion Source), einer neuartigen Quelle polarisierter H^- / D^- -Ionen

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war der Aufbau und der Funktionsnachweis einer neuartigen Quelle negativer polarisierter Wasserstoff- und Deuteriumionen, die - wie z. B. die Colliding-Beams-Source (CBS) am Cooler-Synchrotron COSY des Forschungszentrums Jülich - auf der Ladungsaustauschreaktion H_{pol}^0 + Cs^0 -> H_{pol}^- + Cs^+ basiert. Im Gegensatz zur CBS wird für die Ladungsaustauschregion eine Speicherzelle verwendet, wodurch ohne nennenswerten Polarisationsverlust ein Anstieg der Intensität des H^- -Strahls von mindestens einer Größenordnung erwartet wird. Zu diesem Zweck wurden im Institut für Kernphysik der Universität zu Köln ein neues Labor eingerichtet und sowohl eine Quelle polarisierter Wasserstoff- und Deuteriumatome als auch eine Quelle eines energiereichen und intensiven neutralen Cäsiumstrahls aufgebaut. Mit dem Bau eines neuen Spinfilters wurde ein Lambshift-Polarimeter zur Bestimmung der Kernspinpolarisation des Atom- und Ionenstrahls komplettiert. Nach Inbetriebnahme und Optimierung der einzelnen Quellen wurde eine Speicherzelle entwickelt und in einer Ladungsaustauschregion samt Magnetfeld installiert. Ebenso wurde mit den Komponenten zu Extraktion, Nachweis und Analyse des negativen Ionenstrahls verfahren. Anschließend an den prinzipiellen Funktionsnachweis wurde die Speicherzelle hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften bezüglich Rekombination und Depolarisation weiter untersucht. Weiterhin wurden im Rahmen dieser Arbeit eine Anzahl von Software-Programmen zur Steuerung und Überwachung diverser Komponenten der einzelnen Quellen sowie ein universelles Meßprogramm für die vollständige Anlage inklusive der Messung und Berechnung der Strahlpolarisation entwickelt. Parallel hierzu wurde die Fernsteuerung der Quelle polarisierter Ionen LASCO am Kölner Tandem-Van-de-Graaff-Beschleuniger modernisiert