View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

4.8 Tuner
4-62
Die Tunereinheit zur Einstellung der Resonanzfrequenz unterscheidet sich bei den HWR
maßgeblich von den QWR-Strukturen. Das einfache, aber bewährte Konzept, durch Drücken
der Bodenplatte [Laxdal03] die Resonanzfrequenz einzustellen, lässt sich bei den HWRs nicht
übernehmen. Hinzu kommt die Schwierigkeit, zur Kompensation der Lorentzkraft-
Verstimmung eine schnelle Tuningeinheit zu integrieren. Ein elektrischer Tuner wird
aufgrund der hohen gespeicherten Energie im Resonator (160 MHz HWR: ~10 J) sehr
komplex. Deshalb wurde eine rein mechanische Lösung vorgezogen. Dabei wird die sich
durch die Abflachung im Bereich der Strahlöffnungen ergebende hohe Kapazität ausgenutzt.
Die durch Auseinanderziehen bzw. Zusammendrücken der Strahlöffnungen erzielte
Kapazitätsänderung ruft die gewünschte Frequenzänderung hervor. Abb. 4.25 zeigt die aus
elektromagnetischen Simulation berechnete Frequenzänderungen unter Variation des
Abstandes Innen- zu Außenleiter. Die Empfindlichkeit ist mit etwa 150 kHz/mm sehr hoch,
berücksichtigt allerdings nicht exakt die tatsächliche mechanische Verformung durch den
Tuner, die nach groben Abschätzungen einen etwa 20% geringerer Frequenzhub bewirken
könnte. Auch bei einer Empfindlichkeit von 100 kHz/mm können leicht die zu erwartenden
Frequenzänderungen kompensiert werden.
Resonanzfrequenz [MHz]
162,5
162
161,5
161
128 129 130 131 132
z [mm]
Abb. 4.25: Tuningempfindlichkeit aus elektromagnetischen Simulationen. Mit z wird
dabei der Abstand der Außenleiterflächen im Bereich der Strahlöffnungen bezeichnet.
Die Resonanzfrequenz des Halbwellen-Resonators wird maßgeblich von dessen Länge
bestimmt. Zwar lassen sich während der Fertigung die einzelnen Komponenten für eine erste
Messung zusammenfügen, doch ergibt sich aufgrund der endgültigen Elektronenstrahlschweißung
(EB-Schweißung) von Innen- und Außenleiter mit den Endkappen wegen der
schwankenden Schrumpfung der Schweißnaht eine maßgebliche Toleranz, die bei der
Auslegung des Tuners berücksichtigt werden muss. Die Schrumpfung einer EB-Naht liegt im