supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

4-40
0
Frequenzänderung ( f [kHz]
-10
-20
-30
-40
1000 1100 1200 1300
He-Druck [hPa]
Abb. 4.13: Gemessene Resonanzfrequenzänderung durch Druckschwankungen im lHe-
Kreis.
Gemäß den Auslegungsdaten der notwendigen Kälteanlage soll eine Heliumdruckstabilität
von ∆p = 10 hPa garantiert werden. Die zeitliche Änderung des Druckes darf dabei gemäß der
Spezifikationen 5 hPa/s nicht überschreiten. Das bedeutet, dass sich die Resonanzfrequenz der
Kavität durch die Druckschwankungen im Heliumkreislauf nach den Messungen um etwa
500 Hz innerhalb einer Sekunde ändern kann. Diese möglichen Schwankungen müssen vom
Resonanzfrequenzregelkreis ausgeglichen werden. Bereits die ersten Messungen (siehe 5.3.4)
an der noch unpräparierten Kavität Typ II zeigten, dass diese Bedingung leicht durch die
Frequenzregelung erfüllt wird.
4.4.3 Lorentzkraft-Verstimmung
Die hohen elektromagnetischen Felder innerhalb einer Kavität erzeugen Kräfte auf die
Resonatorwände. Diese Kräfte verformen die Kavität und erzeugen eine
Resonanzfrequenzänderung. Die Spannung auf den Resonatorwänden ist sowohl vom
parallelen Magnetfeld als auch vom senkrechten elektrischen Feld abhängig. Unabhängig von
der gewählten Strukturform tritt dieser Effekt mehr oder weniger bei jeder supraleitenden
Beschleunigerkavität auf und verursacht je nach betrachtetem Fall eine nicht zu
vernachlässigbare Resonanzfrequenzverschiebung. Der Druck P s auf die Resonatorwände ist
nach [Jackson75] gegeben durch die elektrischen und magnetischen Felder (E und H):
P s
2
2
( µ | H | −ε
| E )
1
=
0 0
| . (4.8)
4
Ähnlich wie bei der Störkörpermessmethode zur Bestimmung eines Feldverlaufs ergibt sich
durch die Verformung eine Resonanzfrequenzänderung des Resonators [Müller39] zu: