Englische Übersetzung des Titels: X-ray polarimetry applied for the investigation of spin-polarized electron bremsstrahlung

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden die Eigenschaften der linearen Polarisation der Elektron-Kern-Bremsstrahlung untersucht, die in Stößen von polarisierten Elektronen mit Festkörpertargets entsteht. Dazu wurde ein Experiment an der Quelle für polarisierte Elektronen SPIN der TU Darmstadt durchgeführt, bei der Elektronen mit einer kinetischen Energie von 100 keV zur Verfügung standen. Zur Untersuchung der Bremsstrahlung wurden Messreihen sowohl mit unpolarisierten Elektronen wie auch mit transversal und longitudinal spinpolarisierten Elektronenstrahlen vorgenommen. Die in den Stößen der Elektronen mit Gold- und Kohlenstofftargets unterschiedlicher Dicke emittierte Röntgenstrahlung wurde mit einem Si(Li)-Compton-Polarimeter unter zwei verschiedenen Beobachtungswinkeln aufgezeichnet. Dieser neuartige Detektor ermöglichte die Bestimmung sowohl des Grades der linearen Polarisation als auch der Orientierung des Polarisationsvektors der Bremsstrahlungsphotonen für Energien im Bereich zwischen 70 und 100 keV. Den Schwerpunkt der Datenauswertung bildete die Untersuchung des sogenannten Polarisationstransfers von der Spinpolarisation der Elektronen auf die Polarisationseigenschaften der freiwerdenden Röntgenphotonen. Dieser Transfer spiegelt sich in einer Rotation des Polarisationsvektors der Photonen und in einem erhöhten Grad der linearen Polarisation wider. Beide Effekte konnten bei einer Relativmessung der Bremsstrahlungseigenschaften zwischen den unpolarisierten und den transversal polarisierten Elektronen nachgewiesen werden. Der Vergleich der experimentellen Resultate mit vollständig relativistischen Rechnungen zeigt eine gute qualitative Übereinstimmung.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

The present thesis reports on the study of the linear polarization properties of bremsstrahlung produced in polarized electron atom collisions. The experimental investigation of bremsstrahlung photons has been performed using the polarized electron source (SPIN) at the TU Darmstadt. Gold and carbon targets were bombarded with 100 keV electrons whose spin was oriented parallel, anti-parallel and transverse with respect of the beam axis. In addition, an unpolarized electron beam was used for a reference measurement. For the detection of the bremsstrahlung photons, a novel Si(Li) Compton polarimeter has been employed at two different observation angles. This detector enabled the determination of the degree of linear polarization as well as the orientation of the polarization vector for various energies of the bremsstrahlung photons. The emphasis of the work was on the so-called polarization transfer where the polarization of the incoming electron spin influences the polarization of the emitted x-rays. This gives rise to an enhanced degree of linear polarization and to a rotation of the photon polarization vector with respect to the unpolarized case. Both effects were observed by comparing data for the unpolarized and the transversely polarized electron beam. The experimental results are in qualitative agreement with fully relativistic calculations.