supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

4-24
E
acc
∞
∫ Ez
( z,
t(
z))
dz
−∞
=
. (4.1)
β str
λ
Abb. 4.1 zeigt die Veränderungen der Transit-Time-Faktoren für Protonen und Deuteronen
entlang des Linacs bis zur Endenergie. Der Wechsel von der ersten zur zweiten Kavitäts-
Familie findet zur Minimierung unterschiedlicher Kryostatausführungen zwischen zwei
Kryostaten statt. Jeder Kryostat umfasst somit vier Resonatoren (siehe Anhang: Kryostat-
Design) der gleichen Kavitätsfamilie. Bei der Betrachtung der Transit-Time-Faktoren für
Protonen und Deuteronen ergab sich die effizienteste Beschleunigung mit 20 Resonatoren
(160 MHz) der ersten Familie und 24 der zweiten Familie bei 320 MHz.
Deuteronen
Protonen
1
0,9
Transit Time Faktor
0,8
0,7
0,6
5 Kryostate mit jeweils
4 Resonatoren (160MHz)
6 Kryostate mit jeweils
4 Resonatoren (320MHz)
0,5
0 10 20 30 40 50 60
Energie / MeV
Abb. 4.1: Änderung des Transit-Time-Faktors entlang des Linacs.
Die hohen zu erwartenden Peak-Feldstärken erfordern eine extreme Oberflächenreinheit und
folglich ein sehr sauberes Vakuum. Eine Trennung von Isolier- und Strahlvakuum ist dabei
eine oft praktizierte und zu favorisierende Maßnahme. Dies erhöht zwar deutlich den
konstruktiven Aufwand - insbesondere unter Berücksichtigung der geringen Platzverhältnisse
in longitudinaler Richtung -, ist aber zur Erzielung der hohen Beschleunigungsfeldstärken
unumgänglich.
Halbwellen-Resonatoren sind koaxiale Beschleunigungsstrukturen, die senkrecht zur
Strahlachse betrieben werden. Diese koaxiale Struktur ermöglicht leicht eine separierte
Betrachtung von Resonanzfrequenz und Geschwindigkeitsprofil. Während bei vielzelligen
elliptischen TM-Kavitäten sich bei unterschiedlichen Struktur-ß die gesamte mechanische
Auslegung der Kavität ändert, beschränkt sich die Modifikation der HWR lediglich auf den
mittleren strahlnahen Teil, da die Resonanzfrequenz hauptsächlich durch die elektrische