supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

4-34
2
U
K
Ra
= , (4.6)
P
c
U K : Beschleunigungsspannung. Ziel ist es, insbesondere beim Design von Kupfer Kavitäten,
R a möglichst groß zu machen und damit die Verluste zu minimieren. Der Quotient:
2
Ra
U
K
= , (R upon Q) (4.7)
Q W
0
ω0
ist unabhängig vom Oberflächenwiderstand der Kavität und ist daher ein gutes Maß zur
Beurteilung der Effizienz einer Resonatorgeometrie. In der folgenden Tabelle sind die
wichtigsten Parameter der beiden Kavitätsfamilien zusammengefasst:
Tabelle 7: Parameter der Halbwellen-Resonatoren.
HWR 1 HWR 2
Frequenz [MHz] 160 320
Struktur-ß 0.11 0.2
Höhe [mm] ohne Bearbeitungsöffnungen 906 450
Durchmesser [mm] 180 180
R a /Q 0 [Ω] 242 240
Geometriefaktor G [Ω] 26 47
E max /E acc 4.8 4.1
B max /E acc [mT/MV/m] 10.4 10
BCS Güte Q 0 @ 4,2 K / 1E9 3 1.4
Verlustleistung (BCS @ 4,2 K) bei E acc = 8 MV/m [W] 3.4 6.8
Die maximalen elektrischen Feldstärken treten in Bereichen der Übergänge zum Strahlrohr
und insbesondere im Bereich des Innenleiters auf, wo der Übergang des Strahlrohres zur
Vermeidung von Feldüberhöhungen einen Radius von 4 mm aufweist [Shepard02]. Darüber
hinaus tritt eine Feldüberhöhung im Übergangsbereich zum konischen Teil auf. Da hier eine
ins Feld reichende „Kante“ auftritt, die zwar infolge des Herstellungsprozesses (Tiefziehen)
durch einen kontinuierlichen Übergang entschärft wird, kann es dennoch leicht zu
Feldemission kommen und aufgrund des geringen Abstandes zum Innenleiter kann an dieser
Stelle Multipacting (Kap. 3.5) auftreten.