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höheren Moden durch geeignete Filter leicht dämpfen. Im Folgenden wird die Auslegung des
Kopplers beschrieben.
Während durch die Leerlaufgüte Q0 nur die reine Kavität beschrieben wird, berücksichtigt die
belastete Güte QL auch die Verluste bei der Ein- bzw. Auskopplung.
Q
L
ω 0W
= (4.12)
P
tot
mit Ptot = Pc + Pe + Pt und W = gespeicherte Energie im Resonator. Dabei sind in der gesamten
Verlustleistung Ptot die Verluste Pc der Kavität enthalten sowie mit Pe die emittierte Leistung
von der Kavität zum Generator, also die externen Verluste durch die Ankopplung. Pt steht für
transmittierte Leistung, z.B. die über die Feldprobe entnommene Leistung. Durch
Kehrwertbildung und Aufteilung in die einzelnen Verluste ergibt sich:
1 1 1 1 ω 0W
ω 0W
= + + mit Qe
= , Qt
=
(4.13)
Q Q Q Q
P P
mit Hilfe der Definition der Koppelfaktoren
sich:
L
0
e
Q
L
t
e
e
Q
≡
P Q
= , β ≡
t
P
=
0 e
0 t
β e
t
(4.13a) ergibt
Qe
Pc
Qt
Pc
Q0
= . (4.14)
1+
β + β
Die vom Strahl aufgenommene Leistung ergibt sich durch das mittlere Beschleunigungsfeld
Eacc und der effektiven Beschleunigungslänge l zu:
B
acc
S
t
P = E l cos(φ ) I
(4.15)
mit φs = synchrone Phase zwischen Strahl und HF-Feld.
Mit den Parametern für den vorgeschlagenen COSY-Linac (Ibeam = 2 mA, Eacc = 8 MV/m,
l = 0,2 m und φs = -30°) ergibt sich, dass der Strahl maximal etwa 2,6 kW HF-Leistung
benötigt, die der Koppler innerhalb des Strahlpulses von 500 µs liefern muss. Die gesamten
Verluste unter Vernachlässigung der von der Feldsonde ausgekoppelten Leistung, ergeben
sich zu:
P = P + P . (4.16)
g
B
Im Falle optimaler Strahlankopplung muss diese Leistung gerade der nach Abschaltung der
HF über den Koppler an den 50 Ω Quelleninnenwiderstand abgegebenen Leistung Pe
entsprechen.
c
beam