supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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gewechselt werden. Der Oberflächenwiderstand steigt nach der BCS-Theorie quadratisch mit
der Frequenz an, daher sollte für diese zweite Struktur die Resonanzfrequenz nicht über
400 MHz liegen. Basierend auf den Erfahrungen beim INFN in Legnaro und aufgrund der
Tatsache, dass kommerziell erhältliche Transistorverstärker nur geringfügiger Veränderungen
bedurften, wurden die Resonanzfrequenzen von 160 MHz bzw. 320 MHz gewählt.
3.2.3 Viertelwellen-Resonator
Zunächst wurden supraleitende Viertelwellen-Resonatoren (QWR) untersucht, die bereits
weltweit zur Beschleunigung von schweren Ionen eingesetzt werden [Facco96, Shepard99,
Takeuchi98]. In Abb. 3.3 ist die für den Einsatz im COSY-SC Linac untersuchte Struktur
eines QWR dargestellt. Der Aufbau mit einer demontierbaren Bodenplatte erlaubt zum einen
eine leichte Reinigung der Resonator-Oberflächen und schafft zum anderen eine leichte
Möglichkeit, die Resonanzfrequenz des Resonators durch Drücken einer dünnen Bodenplatte
abzustimmen.
Kurzschlussboden
H = 725mm
Innenleiter
Außenleiter
Strahl
Apertur
Bodenplatte
Abb. 3.3: QWR Struktur mit f 0 = 160 MHz.
Allerdings ergeben sich durch diese unsymmetrische Struktur transversal Felder auf der
Strahlachse, die im Falle von Protonen und Deuteronen zu einer nicht vernachlässigbaren
Winkeländerung der Sollbahn und zu Emittanzwachstum führen. In Abb. 3.4 sind diese
transversalen E- und H-Felder des betrachteten QWR unter Berücksichtigung des für den
Betrieb vorgesehenen mittleren Beschleunigungsgradienten von E acc = 8 MV/m dargestellt.
Betrachtet man die zeitlichen Änderungen der Felder, während ein Teilchen durch den QWR
fliegt, so erkennt man, dass sich der Einfluss durch die transversalen E-Felder an beiden