Authors:	Lee, Jeong Han
Title:	Concept and realization of the A4 compton backscattering polarimeter at MAMI
Online publication date:	25-Feb-2009
Year of first publication:	2009
Language:	english
Abstract:	The main concern of the A4 parity violation experiment at the Mainzer Microtron accelerator facility is to study the electric and magnetic contributions of strange quarks to the charge and magnetism of the nucleons at the low momentum transfer region. More precisely, the A4 collaboration investigates the strange quarks' contribution to the electric and magnetic vector form factors of the nucleons. Thus, it is important that the A4 experiment uses an adequate and precise non-destructive online monitoring tool for the electron beam polarization when measuring single spin asymmetries in elastic scattering of polarized electrons from unpolarized nucleons. As a consequence, the A4 Compton backscattering polarimeter was designed and installed such that we can take the absolute measurement of the electron beam polarization without interruption to the parity violation experiment. The present study shows the development of an electron beam line that is called the chicane for the A4 Compton backscattering polarimeter. The chicane is an electron beam transport line and provides an interaction region where the electron beam and the laser beam overlap. After studying the properties of beam line components carefully, we developed an electron beam control system that makes a beam overlap between the electron beam and the laser beam. Using the system, we can easily achieve the beam overlap in a short time. The electron control system, of which the performance is outstanding, is being used in production beam times. And the study presents the development of a scintillating fiber electron detector that reduces the statistical error in the electron polarization measurement. We totally redesigned the scintillating fiber detector. The data that were taken during a 2008 beam time shows a huge background suppression, approximately 80 percent, while leaving the Compton spectra almost unchanged when a coincidence between the fiber detector and the photon detector is used. Thus, the statistical error of the polarization measurement is reduced by about 40 percent in the preliminary result. They are the significant progress in measuring a degree of polarization of the electron beam. as Hauptinteresse der A4-Kollaboration am Mainzer Mikrotron MAMI gilt dem Beitrag der Strangequarks zu den elektromagnetischen Formfaktoren des Nukleons. Diese werden durch Messung von Einzelspin-Asymmetrien im Wirkungsquerschnitt der elastischen Streuung polarisierter Elektronen an unpolarisierten Nukleonen bestimmt. Hierzu ist es notwendig, die Polarisation des Elektronstrahls praezise und nichtdestruktiv zu bestimmen. Deshalb wurde das A4-Compton-Rueckstreu-Polarimeter entworfen und gebaut, welches eine absolute Messung der Polarisation parallel zum Paritaets-experiment erlaubt. Die hier vorgelegte Arbeit dokumentiert den Entwurf einer speziellen Strahl-fuehrung fuer das Compton-Rueckstreu-Polarimeter, die als Schikane bezeichnet wird. Diese erlaubt es, einen Wechselwirkungsbereich zwischen Laser- und Elektron-strahl herzustellen. Die Eigenschaften dieser Strahlfuehrung werden vorgestellt. Zusaetzlich wurde ein Steuerungssystem implementiert, welches in kurzer Zeit und einfach bedienbar einen Ueberlapp zwischen Laser- und Elektronstrahl herstellt und im Regelbetrieb verwendet werden kann. Weiterhin wird in dieser Arbeit die Entwicklung eines Faserdetektors vorgestellt, welcher die Compton-gestreuten Elektronen nachweist und den statistischen Fehler in der Messung der Elektronpolarisation reduziert. Dieser Faserdetektor wurde von Grund auf neu entworfen und im Jahre 2008 in Koinzidenz mit dem Photon-Detektor betrieben. Die Messdaten weisen eine Untergrund-Unterdrueckung von etwa 80% auf, waehrend die Compton-Spektren nahezu unveraendert bleiben. In der hier vorgelegten vorlaeufigen Analyse konnte so der statistische Fehler in der Messung der Elektron-Polarisation um 40% gegenueber dem Betrieb ohne Faser-detektor gesenkt werden. Dies stellt einen signifikanten Fortschritt auf dem Gebiet der Polarisationsmessungen dar.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4297
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-19039
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen