supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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7-101 Sprung-Anregung FFT des Phasensignals Phasensignal Abb. 7.10: FFT des Phasensignals zur Bestimmung der mechanischen Eigenresonanzen nach Anregung der Piezos durch Sprungfunktion. Abb. 7.11: Anregung zweier benachbarter Eigenresonanzen (160 Hz, 168 Hz) mit Hilfe einer sinusförmigen Anregung: schwarz: Piezo-Anregung, rot: Phasensignal der Resonanzfrequenzregelung. Durch Änderung der Anregungsfrequenz lassen sich nun bis zur ersten Eigenresonanz der Piezo-Elemente sehr leicht die mechanischen Eigenschwingungen der Kavität bestimmen. Auch bei dieser etwas zeitaufwendigen Methode trat die stärkste Eigenschwingung bei 230 Hz auf (Abb. 7.12, man beachte die geänderte Skalierung).
7-102 Geänderte Skalierung Abb. 7.12: Dominierende mechanische Eigenresonanz bei 230 Hz. Zwar liegt diese Eigenresonanz deutlich höher als die Wiederholrate und ist weit genug entfernt von 50 Hz bzw. Vielfachen von 50 Hz (Netzbrumm), doch ist die Eigenresonanz so stark, dass sie durch Sub-Harmonische angeregt werden kann (Abb. 7.13) und bei der HF- Regelung, insbesondere bei der Auslegung zur Kompensation der Lorentzkraft-Verstimmung, besonders berücksichtigt werden muss. Ein Beispiel ist in Abb. 7.15 dargestellt. Abb. 7.13: Anregung der stärksten mechanischen Eigenresonanz durch Sub- Harmonische. Die Auswertung des zur Frequenzregelung benutzten Signals des Phasendetektors erlaubt zusätzlich eine leichte Bestimmung der Lorentzkraft-Verstimmung (LKV). Entgegen der Annahme basierend auf den Simulationen aus Kapitel 4.4.3 (K = 1 Hz/(MV/m)²) ergab sich aus den Messungen dargestellt in Abb. 7.14 eine deutlich größere LKV. Eine lineare Anpassung der Gl. (4.11) an die Daten ergibt K = 6 Hz/(MV/m)². Da bei der Auslegung des Tuners von einer weitaus geringeren LKV ausgegangen wurde, lässt sich die LKV durch die schnelle Piezo-Einheit nur bedingt kompensieren. Erste Versuche mit einfachen Signalformen
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