supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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v Abb. 7.5: Longitudinales E-Feld mit 6 mm Versatz. _____________________________________________ 7-94 Abb. 7.6: Messaufbau zur Bestimmung der HF-Eigenschaften von Halbwellen-Resonatoren. ____________ 7-97 Abb. 7.7: Transmittiertes HF-Signal (S21) kurz vor Einsetzen des Multipactings (grün) und während der Konditionierung mit 5 W HF-Leistung. ______________________________________________ 7-98 Abb. 7.8: Erste Q 0 von E acc -Messung des HWR-Prototypen Typ II. _________________________________ 7-99 Abb. 7.9: Erste gepulste Messung bei gleichzeitig vorhandenem geringem CW-Level. _________________ 7-100 Abb. 7.10: FFT des Phasensignals zur Bestimmung der mechanischen Eigenresonanzen nach Anregung der Piezos durch Sprungfunktion. ____________________________________________________ 7-101 Abb. 7.11: Anregung zweier benachbarter Eigenresonanzen (160 Hz, 168 Hz) mit Hilfe einer sinusförmigen Anregung: schwarz: Piezo-Anregung, rot: Phasensignal der Resonanzfrequenzregelung.______ 7-101 Abb. 7.12: Dominierende mechanische Eigenresonanz bei 230 Hz.________________________________ 7-102 Abb. 7.13: Anregung der stärksten mechanischen Eigenresonanz durch Sub-Harmonische._____________ 7-102 Abb. 7.14: Bestimmung der Lorentzkraft-Verstimmung (Typ II). __________________________________ 7-103 Abb. 7.15: Resonanzfrequenzänderung durch Piezo-Vorsteuerung bei unterschiedlichen Anstiegsgeschwindigkeiten. ______________________________________________________ 7-103 Abb. 7.16: Gütemessungen am Prototypen Typ I (blau) im Vergleich zu Prototyp Typ II (rot).___________ 7-105 Abb. 7.17: FFT des Phasensignals zur Bestimmung der mechanischen Eigenresonanzen nach Anregung der Piezos durch eine Sprungfunktion am Prototypen Typ I. ________________________________ 7-106 Abb. 7.18: Verhalten des Prototypen Typ I im gepulsten Betrieb. _________________________________ 7-107 Abb. 7.19: Bestimmung der Lorentzkraft-Verstimmung (Typ I).___________________________________ 7-108 Abb. 7.20: Kompensation der LKV durch schnelle Piezo-Translatoren. ____________________________ 7-108 Abb. 7.21: Gepulstes Verhalten des Prototyp-Resonators mit und ohne I/Q-Regelung._________________ 7-110 Abb. 7.22: I/Q-Regelung der HF inklusive Resonanzfrequenzregelung durch langsame Tuning-Einheit. ___ 7-110 Abb. 7.23: Ergebnisse der ersten I/Q-Messungen an den Grenzen des Regelbereichs. _________________ 7-111 Abb. 7.24: Amplituden und Phasenabweichung der I/Q-Regelung nach erster Optimierung: a) I-Anteil nach I/Q- Demodulation, b) entsprechender Q-Anteil, c) Phase bei +14 Hz Resonanzfrequenzabweichung, d) Phase bei -14 Hz Abweichung, e) Feldsondensignal bei +14 Hz Abweichung und f) Feldsondensignal bei -14 Hz. ___________________________________________________________________ 7-112
vi Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Eigenschaften der vorhandenen und geplanten Vorbeschleunigeranlage:......................................... 2-7 Tabelle 2: Parameter des supraleitenden Linacs:................................................................................................ 2-8 Tabelle 3: Sprungtemperaturen und kritische Felder verschiedener Materialien. ............................................ 3-16 Tabelle 4: Oberflächenwiderstände von Niob.................................................................................................... 3-18 Tabelle 5: Oberflächenwiderstände und Eindringtiefen von Kupfer bei Raumtemperatur................................ 3-19 Tabelle 6: Einfluss des Innenleiterdurchmessers auf die Hochfrequenzeigenschaften des Resonators bei konstantem Außenleiterdurchmesser (D = 180 mm) und festgehaltener gespeicherten Energie von 1J. .......... 4-26 Tabelle 7: Parameter der Halbwellen-Resonatoren. ......................................................................................... 4-34 Tabelle 8: Berechnete, mechanische Eigenresonanzen unter Berücksichtigung von Fixpunkten an den Endkappen der Kavität....................................................................................................................................... 4-43 Tabelle 9: Gemessene Parameter der gepulsten Leistungsverstärker. .............................................................. 5-69 Tabelle 10: Resonanzfrequenzen in MHz, MWS: berechnete, Gem: gemessene Resonanzen............................ 7-93 Tabelle 11: Resonanzfrequenzänderung im Vergleich zwischen gemessenem und simuliertem Verhalten des HWR-Prototypen Typ II. .................................................................................................................................... 7-95
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