Transverse emittance measurement at REGAE via a solenoid scan

The linear accelerator REGAE at DESY produces short and low charged electron bunches, on the one hand to resolve the excitation transitions of atoms temporally by pump probe electron diffraction experiments and on the other hand to inves- tigate principal mechanisms of laser plasma acceleration. For both cases a high quality electron beam is required. A quantity to rate the beam quality is the beam emittance. In the course of this thesis transverse emittance measurements by a so- lenoid scan could be realized and beyond that an improved theoretical description of a solenoid was successful. The foundation of emittance measurements are constituted by theoretical models which describe the envelope of a beam. Two different models were derived. The first is an often used model to determine the transverse beam emittance without consi- dering space charge effects. More interesting and challenging was the development of an envelope model taking space charge effects into account. It is introduced and cross checked with measurements and simulations.Der linear Beschleuniger REGAE am DESY erzeugt kurze geladene Elektronenpa- kete mit einer geringen Ladung, um einerseits Anregungsübergänge von Atomen mit Hilfe von "pump-probe"Diffraktionsexperimenten zeitlich aufzulösen und an- dererseits grundsätzliche Mechanismen der Laser-Plasma-Beschleunigung zu erfor- schen. Für beide Fälle ist ein hochqualitativer Elektronenstrahl von Nöten. Eine Eigenschaft, um die Strahlqualität zu beurteilen, ist die Strahlemittanz. Im Zuge dieser Diplomarbeit konnten Messungen zur transversalen Emittanz durch Scan- nen eines Solenoiden realisiert werden und darüber hinaus war eine verbesserte theoretische Beschreibung eines Solenoiden erfolgreich. Den Ursprung dieser Emittanzmessungen bilden theoretische Modelle, die die Ein- hüllende eines Strahls beschreiben. Zwei unterschiedliche Modelle wurden beschrie- ben. Das erste ist ein oft genutztes Modell, das Raumladungseffekte nicht berück- sichtigt. Interessanter und herausfordernder war die Entwicklung eines Modells, welches Raumladungseffekte einbezieht. Es wird vorgestellt und mit Messungen und Simulationen abgeglichen