supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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Tuners ansteuert. Abb. 7.22 stellt den Idealfall einer vernachlässigbaren Resonanzfrequenzabweichung
von der Generatorfrequenz dar. Zudem sind die Aktivierungsbereiche der
Resonanzfrequenz- bzw. I/Q-Regelung abgebildet. In Abb. 7.23 sind die beiden Extremwerte
dargestellt, gekennzeichnet durch die Aktivierungen der Motorsteuerung zur Anpassung der
Resonanzfrequenz. Innerhalb dieses Fensters muss die I/Q-Regelung das Feld der Kavität in
den geforderten Grenzen halten. Amplituden und Phasengenauigkeit der I/Q-Regelung lassen
sich somit bei Erreichen dieser Grenzen direkt bestimmen. Eine Reduktion der Fensterbreite
zur Resonanzfrequenzregelung würde zwar die Anforderungen des I/Q-Regelkreises weiter
herabsetzen, birgt allerdings die Gefahr einer Anregung zusätzlicher mechanischer
Resonanzen durch den ständigen Richtungswechsel des Resonanzfrequenzregelkreises.
a) Schrittmotor-Ansteuerung b)
Abb. 7.23: Ergebnisse der ersten I/Q-Messungen an den Grenzen des Regelbereichs.
Ohne Anpassung der Regelparameter ergibt sich aus den gemessenen Daten bereits eine
Feldgenauigkeit von +/- 3% Amplitudenabweichung und +/-2° Phasenabweichung.
Eine erste Optimierung der Regelparameter und Phasenlagen wurde durchgeführt und zeigte
zumindest bei den reduzierten Beschleunigungsgradienten vielversprechende Ergebnisse.
Zusammengefasst sind in Abb. 7.24 die erreichten Feldgenauigkeiten im gepulsten Betrieb
dargestellt. Die Triggerpunkte TP1 bis TP3 markieren dabei die gleichen Zeitpunkte wie in
Abb. 7.21 b). Zur Bestimmung der Regelabweichungen wurden auch hier annähernd die
beiden Extremwerte betrachtet (+/- 14 Hz). Es wurde über den gesamten Regelbereich eine
Phasenabweichung von +/- 1,4° und eine Amplitudenabweichung von +/- 0,6% erreicht.
Eine Betrachtung der I- und Q-Anteile am Demodulator (Abb. 7.24 Kurve: a) und b)) zeigt
noch eine leichte Abweichung der Phasenlage zum 45°-Arbeitspunkt. Eine weitere
Verbesserung der Regelabweichungen scheint somit möglich.
Bei geringen Feldwerten (1-2 MV/m) konnte durch Messungen gezeigt werden, dass eine
analoge I/Q-Regelung in Verbindung mit der Tuner-Einheit zur Resonanzfrequenzregelung
die Anforderungen bzgl. eines gepulsten Linacs für COSY annähernd erfüllt. Aufgrund der
zur Zeit noch hohen mechanischen Empfindlichkeit der HWR-Prototypen sind allerdings
vergleichbare Messungen bei höheren Feldstärken nicht möglich.