supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

More documents

Recommendations

Info

4-47 Zur Untersuchung der Prototypen wurde allerdings auf Standardverfahren zur Präparation zurückgegriffen, da diese leichter zur Verfügung stehen und zur Bestimmung der kavitätsspezifischen Eigenschaften zunächst ausreichen. Im Folgenden sind alle durchgeführten Präparationsschritte zusammengefasst: • Ultraschall-Entfettung • Spülen mit Deionat bis zu einem Leitwert von 0,08 µS • BCP 60 µm, im geschlossenen Kreislauf von unten nach oben • Spülen mit Deionat bis zu einem Leitwert von 0,08 µS • Drehen der Kavität um 180° • BCP 60 µm, im geschlossenen Kreislauf von unten nach oben • Leitwertspüle bis 0,06 µS • Hochdruckspülung durch Bearbeitungsöffnung 1 für 30min • Hochdruckspülung durch Bearbeitungsöffnung 2 für 30min • Drehen der Kavität um 180° • Hochdruckspülung durch Bearbeitungsöffnung 3 für 30min • Hochdruckspülung durch Bearbeitungsöffnung 4 für 30min • Trocknen durch Abpumpen • Rückbelüften mit gefiltertem Stickstoff Die derzeit umfangreichste Präparation supraleitender Kavitäten findet im DESY, Hamburg, statt zur Erzielung der geforderten hohen Beschleunigungsfeldstärken für den geplanten TESLA Beschleuniger [Reschke01]. 4.6 Multipacting Multipacting (Multiple Impacting, d.h. das lawinenartige, resonante Auslösen von Elektronen aus der Oberfläche) tritt nicht nur im betrachteten Resonator auf, sondern auch im entwickelten HF-Koppler und bedarf einer etwas näheren Betrachtung. Durch die hohen Oberflächenfeldstärken können Elektronen aus der Oberfläche austreten. Etwaige Unebenheiten oder Fremdkörper können diesen Effekt noch begünstigen. Diese Elektronen werden im elektromagnetischen Feld beschleunigt und treffen wieder am selben Ort (Einpunkt-Multipacting) oder gegenüberliegenden Ort auf. Sofern die gewonnene Energie groß genug ist, werden beim Aufprall Sekundärelektronen ausgelöst. Unter bestimmten Beziehungen von HF-Phase, vorhandenem Magnetfeld und der Energie zur Auslösung von Sekundärelektronen kann es zur lawinenartigen Vervielfältigung von Elektronen kommen (Multipacting). Dies führt nicht nur zu einer zusätzlichen lokalen Erwärmung und damit zur Gefahr eines Quenches, sondern erfordert auch hohe ungewollte HF-Leistung zur Beschleunigung der Elektronen. Bereits zu Beginn der 30er Jahre wurde dieses Phänomen
4-48 von P.T. Farnsworth untersucht und in den 60ern von A.J. Hatch [Hatch66] insbesondere für Hochfrequenz-Felder analysiert. Die kompakte Bauweise des HF-Kopplers mit einem Außenleiter-Durchmesser von 28 mm (siehe Kapitel 4.7) ergibt durch die Spannungsüberhöhungen während des Füllvorganges der Kavität ein hohes Multipacting-Risiko in der Koppler-Zuleitung. Unter Berücksichtigung der zweidimensionalen Multipacting-Simulationen koaxialer Leitungen und der benötigten HF- Leistung liegt im betrachteten Einsatzbereich eine Multipactingschwelle [Somersalo95, Lilje98], die als ‚weiche Schwelle’ leicht durch HF-Konditionierung überwunden werden sollte. Betrachtet man die komplexe Geometrie des HWR, so wird ersichtlich, dass eine zweidimensionale Simulation der Multipacting Eigenschaften hier nicht ausreichend ist. Insbesondere die Regionen an Boden- und Deckelplatte mit den Bearbeitungsöffnungen weisen ein erhöhtes Risiko von Multipacting auf, das wegen der hohen Magnetfelder und der daraus resultierenden komplexen Elektronenbahnen nur durch gute 3-dimensionale Simulationsprogramme halbwegs genügend beschrieben werden kann. Diese Simulationsprogramme stehen derzeit erst am Anfang ihrer Entwicklung [Krawcyk01]. Eine genaue Analyse kann somit nur durch Messungen an den Prototypen erfolgen. Hier zeigt sich auch, wie kritisch diese Multipacting-Schwellen sind, da insbesondere die ersten Schwellen meistens leicht durch so genanntes Konditionieren überwunden werden können und erst nach Belüften wieder auftreten und erneut konditioniert werden müssen. Andererseits gibt es sogenannte harte Schwellen, die sich nicht konditionieren lassen und die maximal erreichbaren Feldstärken daher limitieren. 4.7 HF-Koppler Hochfrequenzkoppler werden für verschiedene Aufgaben konzipiert, die sich in drei Gruppen einteilen lassen. Zum einen muss die notwendige HF-Leistung zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes in der Kavität zur Verfügung gestellt werden und die Änderung des Feldes aufgrund der vom Strahl aufgenommen Energie kompensiert werden. Dies geschieht durch Leistungskoppler. Und zum anderen werden Probe-Koppler benötigt, die durch Auskopplung eines geringen, dem Feld proportionalen Signals, eine Kontrolle von Amplitude und Phase erlauben. Darüber hinaus gibt es Higher Order Modes (HOM) Koppler, die unerwünschte höhere Moden auskoppeln und durch Dämpfung unterdrücken. Im Folgenden wird nur der Koppler zur Einspeisung der HF betrachtet. Höhere Moden spielen wegen des relativ geringen Strahlstromes und der betrachteten Struktur nur eine untergeordnete Rolle. Ihre Güten sind relativ klein, und eine Anregung durch den Strahl wird nicht erwartet. Sollte sich dennoch beim Betrieb des Resonators herausstellen, dass höhere Moden die Energiebilanz stören oder deren magnetische Feldkomponenten den Strahl beeinflussen, so lassen sich wegen der breitbandigen Auslegung des Leistungskopplers diese
Page 1 and 2:
Forschungszentrum Jülich in der He
Page 4 and 5:
Forschungszentrum Jülich GmbH Inst
Page 6:
Wer gar zu viel bedenkt, wird wenig
Page 9 and 10: ii KAPITEL 7 PROTOTYPMESSUNGEN ____
Page 11 and 12: iv Abb. 4.16: Einbaulagen bei Koppl
Page 13 and 14: vi Tabellenverzeichnis Tabelle 1: E
Page 15 and 16: 1-2 mikrophonischen Anregungen. Dar
Page 17 and 18: 2-4 Zyklotron selber ist die zur Ve
Page 19 and 20: 2-6 auf. Im Jahr 1998 gelang es, po
Page 21 and 22: 2-8 2.3.1 Auswahl möglicher Linac-
Page 23 and 24: 2-10 Abb. 2.3: Aufstellungsplan des
Page 25 and 26: 2-12
Page 27 and 28: 3-14 Die London-Gleichungen beschre
Page 29 and 30: 3-16 Elektronen nicht erreicht wird
Page 31 and 32: 3-18 3.2.2 Supraleitende Beschleuni
Page 33 and 34: 3-20 gewechselt werden. Der Oberfl
Page 35 and 36: 3-22 Hinzu kommt, dass ein Drehen d
Page 37 and 38: 4-24 E acc ∞ ∫ Ez ( z, t( z)) d
Page 39 and 40: 4-26 4.2 Analytisches Modell Ausgeh
Page 41 and 42: 4-28 Spannung [MV] 1,4 1,3 1,2 1,1
Page 43 and 44: 4-30 Tests wird insbesondere der in
Page 45 and 46: 4-32 Gegenüber einem großen Heliu
Page 47 and 48: 4-34 2 U K Ra = , (4.6) P c U K : B
Page 49 and 50: 4-36 a) c) b) d) H-Feldlinie 80 mT
Page 51 and 52: 4-38 Zusätzlich unterscheiden sich
Page 53 and 54: 4-40 0 Frequenzänderung ( f [kHz]
Page 55 and 56: 4-42 werden. Voraussetzung hierbei
Page 57 and 58: 4-44 µm-Bereich liegen, ist eine F
Page 59: 4-46 entlang der gesamten Struktur,
Page 63 and 64: 4-50 P P e g = 1 , bzw. mit (Gl. 4.
Page 65 and 66: 4-52 und ein zweites, kaltes Fenste
Page 67 and 68: 4-54 4.7.2 Berechnung der Koppelsch
Page 69 and 70: 4-56 0,2 0,18 E-Feld [MV/m] 0,16 0,
Page 71 and 72: 4-58 Verluste ist die Wärmestrahlu
Page 73 and 74: 4-60 erwartungsgemäß die erste Mu
Page 75 and 76: 4-62 4.8 Tuner Die Tunereinheit zur
Page 77 and 78: 4-64 Übertragung von Vibrationen d
Page 79 and 80: 4-66 am Wegaufnehmer S1 (Position s
Page 81 and 82: 5-68 RFQ M.O. Deb. ACAV HWR1 Abb. 5
Page 83 and 84: 5-70 Der HF-Verstärker ist über e
Page 85 and 86: 5-72 trennten Regelkreise maßgebli
Page 87 and 88: 5-74 anderen kann die Kavität dami
Page 89 and 90: 5-76 Durch die Möglichkeit, mittel
Page 91 and 92: 5-78 Amplitude von Kavität Amplitu
Page 93 and 94: 5-80 Motorregelung direkt dem Frequ
Page 95 and 96: 5-82
Page 97 and 98: 6-84 HF-Sender Zirkulator Koppler K
Page 99 and 100: 6-86 U mit Z L = Z||N²Z 0 . k 2 N
Page 101 and 102: 6-88 Die optimale Anpassung der Kav
Page 103 and 104: 6-90
Page 105 and 106: 7-92 7.1 HF-Messungen im normal lei
Page 107 and 108: 7-94 7,0 E-Feld normiert 3,5 gemess
Page 109 and 110: 7-96 der Güte ermöglicht indirekt
Page 111 and 112:
7-98 7.2.1 Prototyp Typ II Nach Abk
Page 113 and 114:
7-100 verursacht ist. Innerhalb wen
Page 115 and 116:
7-102 Geänderte Skalierung Abb. 7.
Page 117 and 118:
7-104 frequenzänderungen durch die
Page 119 and 120:
7-106 eine höhere Feldstärke verm
Page 121 and 122:
7-108 0 Frequenzverschiebung [Hz] -
Page 123 and 124:
7-110 a) b) Vorlaufleistung Reflekt
Page 125 and 126:
7-112 a) TP2 TP3 TP1 b) c) f) e) d)
Page 127 and 128:
7-114 höhere Materialkosten aufwei
Page 129 and 130:
116 Mikrophonieerscheinungen. Die K
Page 131 and 132:
118 200 180 Q-Regelkreis I-Regelkre
Page 133 and 134:
120 Eigenschaften der HWR-Prototype
Page 135 and 136:
122 Unser Wissen ist ein Tropfen. W
Page 137 and 138:
124 [Dunkel04] K. Dunkel, M. Pekele
Page 139 and 140:
126 [Müller39] J. Müller, Untersu
Page 141 and 142:
128 [Stockhorst00] H. Stockhorst, U
Page 144 and 145:
6FKULIWHQGHV)RUVFKXQJV]HQWUXPV- OLF
Page 146 and 147:
6FKULIWHQGHV)RUVFKXQJV]HQWUXPV- OLF
Page 149:
Forschungszentrum Jülich in der He
show all

supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?