Diplomarbeit - Eingebettete Systeme - Technische Universität ...
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1.3 Prinzip eines Synchrotrons<br />
(p-LINAC) ergänzt, was die Anlage um diese Teilchensorte erweitert. Nach Injektion<br />
in das SIS12/18 können die Teilchen auf ein Energieniveau von bis zu 2 GeV/u<br />
beschleunigt werden. Danach kann der Teilchenstrahl entweder direkt auf ein Experiment<br />
oder zur Speicherung in den ESR geleitet werden. Das SIS12/18 wird in Zukunft<br />
als Vorbeschleuniger für das SIS100/300 verwendet. In diesem sollen Energien von bis<br />
zu 34 GeV/u (U 28+ ) erreicht werden. Zusätzlich sollen weitere Speicherringe (HESR,<br />
RESR/CR und NESR) für verschiedene Experimente gebaut werden.<br />
1.3 Prinzip eines Synchrotrons<br />
Mit Ausnahme der Vorbeschleuniger (UNILAC und p-LINAC) gehören alle weiteren<br />
Beschleuniger zur Klasse der Synchrotrons mit starker Fokussierung. Diese bestehen<br />
aus drei wesentlichen Komponenten:<br />
1. Dipolmagnete sorgen für eine Ablenkung des Teilchenstrahls auf einer ringförmigen<br />
Bahn.<br />
2. Hochfrequenzkavitäten führen dem Teilchenstrahl über ein elektrisches<br />
Hochfrequenz-Feld die Energie zur Beschleunigung zu.<br />
3. Zusätzliche fokussierende Magnete, sogenannte Quadropolmagnete, begrenzen<br />
die transversale Aufweitung des Teilchenstrahls.<br />
Der Name Synchrotron leitet sich daraus ab, dass die Hochfrequenz der Kavitäten<br />
synchron zur Umlauffrequenz der Teilchen verändert wird. Dabei kann die Hochfrequenz<br />
ein Vielfaches (Harmonischenzahl h) der Umlauffrequenz der Teilchen betragen:<br />
fRF = hf0<br />
(1.1)<br />
Das SIS12/18 wird momentan mit der Harmonischenzahl h = 4 betrieben, als Vorbeschleuniger<br />
für das SIS100/300 soll h = 2 verwendet werden. Die Geschwindigkeit<br />
der Teilchen steht in linearem Zusammenhang zur Umlauffrequenz<br />
v = 2πrRf0 , (1.2)<br />
wobei rR den mittleren Radius des Rings angibt. Der Energiegewinn der Teilchen<br />
ergibt sich aus der Beschleunigungsspannung zu<br />
∆E = qûRF sin(ωRF t + φs) , (1.3)<br />
wobei mit φs die Sollphase der Teilchen bezeichnet wird. Durch diesen Energiegewinn<br />
ergibt sich eine höhere Geschindigkeit der Teilchen die gemäß (1.1) und (1.2) eine<br />
Anpassung der HF-Frequenz (ωRF ) erfordert. Die Dipolmagnete müssen dabei so<br />
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