View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

7-109
Eacc = 8 MV/m und erlaubt eine Untersuchung der LKV-Kompensation gemäß der
theoretischen Auslegungen.
Auch bei diesem reduzierten Feld zeigte sich bereits ohne LKV-Kompensation die Anregung
der stärksten mechanischen Eigenschwingung, hervorgerufen durch die Pulsung (Abb. 7.20:
blaue Kurve). Durch eine Vorsteuerung (grüne Kurve) der schnellen Piezo-Translatoren
konnte die LKV deutlich reduziert werden, ohne zusätzliche Anregung der mechanischen
Resonanz (rote Kurve). Die sich ergebende Restabweichung der Phase liegt innerhalb des
I/Q-Regelbereichs. Somit konnte gezeigt werden, dass die außerhalb des Kryostaten montierte
schnelle Tuning-Einheit aus Piezo-Translatoren die gestellten Anforderungen erfüllt und eine
Kompensation der LKV ermöglicht.
7.2.4 Messungen zur HF-Regelung
Trotz der hohen Empfindlichkeit des Typ I-Prototypen gegenüber mechanischen
Eigenresonanzen und hoher LKV konnten erste Messungen zur I/Q-Regelung bei reduziertem
Feld durchgeführt werden. Der variable Koppler wurde hierzu unter Berücksichtigung der
Strahlanforderungen für COSY auf eine externe Güte von Qext = 3,5*10 6 eingestellt. Im ersten
Fall wurde die Vorlaufleistung im Sinne einer Störaufschaltung um 4 dB für die Dauer von
10 ms erhöht. Das sich einstellende Beschleunigungsfeld reduzierte die Phase durch die LKV
um ca. 15°. Die Messungen an der Feldsonde mittels eines Netzwerkanalysators geben dabei
nicht nur Auskunft über die Amplitude, sondern auch über die sich einstellende Phase in
Bezug auf die ungestörte Ausgangsleistung des HF-Generators. Der Vergleich zwischen der
ungeregelten und der noch nicht optimierten I/Q-geregelten Messung ergab eine resultierende
Regelabweichung von +1 dB und -3° unter Berücksichtigung des Rauschanteils. Dies
entspricht in etwa einer 10%-Feldgenauigkeit und erfordert eine Anpassung der
Regelparameter zur Erzielung der notwendigen Regelabweichungen von +/-0,5% in der
Amplitude und +/-0,5° in der Phase.
Eine weitere Untersuchung wurde unter Einbeziehung der Pulsungs-Einheit (Kapitel 5.3.3)
durchgeführt. Die Vorlaufleistung wurde ausgehend von einem CW-Sockelwert um 10 dB im
Puls angehoben, während gleichzeitig das Feldsondensignal am I/Q-Demodulator um 10 dB
reduziert wurde. Dadurch wurde der I/Q-Regelkreis im Idealfall immer am gleichen
Arbeitspunkt betrieben. Ohne I/Q-Regelung (Abb. 7.21 a)) erkennt man den Anstieg des
Feldes (Feldsonde) gemäß der Zeitkonstante, bestimmt durch die externe Güte Qext und
konstante Vorwärtsleistung sowie die Änderung der Phase durch die LKV. In Abb. 7.21 b) ist
das Kavitätsverhalten unter Einbeziehung der I/Q-Regelung dargestellt. Der Triggerpunkt
TP1 markiert die Zeit, zu der die I/Q-Regelung eingeschaltet wird, während mit TP2 die
Aktivierung der Pulsung gekennzeichnet ist. Zum Zeitpunkt TP3 wird sowohl die I/Q-
Regelung als auch die Pulsung deaktiviert.