supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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7-109 E acc = 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 Q ext = 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 Q ext 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.
7-110 a) b) Vorlaufleistung Reflektierte Leistung TP1 TP2 TP3 Feldsonde Phasendetektor Abb. 7.21: Gepulstes Verhalten des Prototyp-Resonators mit und ohne I/Q-Regelung. Die I/Q-Regelung sorgt für eine zusätzliche Erhöhung der Vorlaufleistung während der Füllphase. Der durch die Regelung bestimmte Endwert wird hierdurch schneller erreicht und die Abweichung der Phase vom Sollwert deutlich reduziert. I/Q-Regelbereich Aktivierungsbereich der Resonanzfrequenzregelung Phasendetektor Feldsonde Abb. 7.22: I/Q-Regelung der HF inklusive Resonanzfrequenzregelung durch langsame Tuning-Einheit. Parallel zur I/Q-Regelung wird die Resonanzfrequenzregelung betrieben (siehe Kapitel 5.3.4), die in den Pausen zwischen den Hochfeldpulsen aktiviert wird und bei einer Abweichung der Resonanzfrequenz von der Generatorfrequenz um +/-15 Hz die Schrittmotorsteuerung des
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