supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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4-43 49,7 Hz 89,3 Hz 115,7 Hz Abb. 4.14: Erste mechanische Eigenresonanzen unter Berücksichtigung von Fixpunkten im Bereich der Strahlöffnungen. Moden (49,7Hz und 115,7Hz): Schwingungen des Außenleiters quer <strong>zur</strong> Strahlrichtung und in Strahlrichtung, Mode (89,3 Hz): Schwingung des Innenleiters in Strahlrichtung. Die Art der Resonanz, ob Biege- oder Torsionsschwingung in Abhängigkeit der Schwingungsrichtung wirkt sich dabei unterschiedlich stark auf das Hochfrequenzverhalten der Kavität aus. Abb. 4.14 zeigt die ersten mechanischen Resonanzen für den ungünstigsten Fall, wenn lediglich Fixpunkte der Kavität am Ort der Strahlöffnungen vorhanden sind. Dabei ergeben sich aus der Simulation [Zaplatin03] die ersten drei Resonanzfrequenzen zu: 49,7 Hz, 89,3 Hz und 115,7 Hz. Tabelle 8: Berechnete, mechanische Eigenresonanzen unter Berücksichtigung von Fixpunkten an den Endkappen der Kavität. 160 MHz β=0,11 320 MHz β=0,2 Außenleiter Innenleiter Außenleiter Innenleiter Mode Freq [Hz] Freq [Hz] Freq [Hz] Freq [Hz] 1 460 166 890 456 2 629 201 1096 624 3 645 435 1096 677 4 648 647 1105 1014 5 654 666 1108 1121 6 656 667 1186 1137 Besonders kritisch sind Querresonanzen des Innen- bzw. Außenleiters, da diese direkt Einfluss auf die HF-Resonanzfrequenz der Struktur haben. Betrachtet man nun den Fall, dass die Kavität an den Endkappen fixiert wird, so ergeben sich die in Tabelle 8 aufgeführten mechanischen Resonanzen getrennt nach Innen- und Außenleiter. Die Wahl zwischen einer 2 mm bzw. 3 mm dicken Wandstärke der verwendeten Niob-Bleche spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Da die mechanischen Verschiebungen im
4-44 µm-Bereich liegen, ist eine Festlegung der Fixpunkt nur bedingt möglich. Die relativ großen Unterschiede bei der Berechnung von mechanischen Resonanzen unter Berücksichtigung verschiedener Fixpunkte unterstreichen die Notwendigkeit einer messtechnischen Untersuchung der auftretenden mechanischen Resonanzen. 4.4.5 Mikrophonie Mit Mikrophonie bezeichnet man den Einfluss im Umfeld befindlicher Geräte oder Personen durch direkte oder indirekte Übertragung von Vibrationen auf die Beschleunigerstruktur. Mikrophonische Anregungen sind sehr vielfältig und lassen sich nur sehr schwer kompensieren, da es sich im Normalfall nicht um reproduzierbare oder erfassbare Phänomene handelt. Insbesondere die im Umfeld eingesetzten Vakuumpumpen erzeugen direkt oder indirekt über die Bodenplatte oder direkte Anschlüsse hohe Mikrophonie-Erscheinungen. Regelungstechnische Versuche mit schnellen Tuning-Einrichtungen [Brocke02] zeigen zwar erste, viel versprechende Ergebnisse, doch sind die Möglichkeiten aufgrund mechanischer Resonanzen des Gesamtsystems Tuner-Kavität begrenzt. Entscheidend <strong>zur</strong> Bestimmung der Mikrophonie-Eigenschaften ist der Einsatz der Kavität im vorgesehenen Umfeld (Kryostat, Vakuum-Pumpen) des geplanten Linacs. Im Testfeld lässt sich allerdings nur eine grobe Abschätzung finden.
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