supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

4-50
P
P
e
g
= 1 , bzw. mit (Gl. 4.16)
Pe
P
c
P
P
B
= 1 + . (4.17)
C
Daraus ergibt sich mit der Definition der Koppelfaktoren aus Kapitel 4.7 der optimale
Koppelfaktor unter Berücksichtigung des Strahlstromes zu:
und
P P
= 1+ ≈
β
B B
opt
(4.18)
Pc
Pc
2
Q0
U
K
Qe ≈ = . (4.19)
PB
R
P
a
P
B
Q
c
Der HF-Verstärker liefert 4 kW, die während des Füllens der Kavität (~3 ms) über den
Koppler transportiert werden müssen. Aufgrund des geringen Tastverhältnisses (2*10 -3 ) ist
die Koppler-Verlustleistung bei der Kopplerauslegung nicht das Hauptkriterium, sondern
vielmehr die Spannungsüberhöhung wegen des Pulsbetriebs und der Wärmeeintrag durch
Wärmeleitung.
Da bereits große Öffnungen wegen der notwendigen chemischen Behandlung und
anschließender Hochdruckreinigung in den Kavitäten vorhanden sind, lag es nahe, diese im
Betrieb zur Einkopplung der HF-Leistung, zur Auskopplung als Feldsonde sowie auch als
Vakuumpumpstutzen zu nutzen. Die Lage dieser Öffnungen lässt nur eine induktive
Ankopplung zu. Zwar wäre eine zusätzliche Öffnung im Bereich der Strahlöffnungen
denkbar, doch zeigen die folgenden Rechnungen, dass eine induktive Kopplung möglich ist
und zusätzliche Kosten durch einen weiteren Flansch vermieden werden können.
Ziel war es, einen Koppler zu entwickeln, der nicht nur die notwendige HF-Leistung von
4 KW übertragen kann, sondern auch in der Kopplung einstellbar ist. Dies hat zum einen den
Vorteil, die Kopplung an Strahlverhältnisse anpassen zu können. Zum anderen kann man
während der Konditionierung im CW-Betrieb arbeiten, und dabei reicht die maximale HF-
Leistung von 100 W des HF-Verstärkers aus. Hinzu kommt die Möglichkeit, die Leerlaufgüte
der einzelnen Resonatoren durch die Änderung in Richtung kritischer Kopplung sehr exakt zu
bestimmen.
Durch den vertikalen Einbau der Kavitäten in den Kryostaten ergeben sich zwei
Möglichkeiten für den Kopplereinbau bei Benutzung einer der unteren
Bearbeitungsöffnungen (Abb. 4.16). Eine Zuführung von unten hätte den großen Nachteil in
der vorgesehenen Konstruktion des Kryostaten: Die Kavitäten werden von oben in den
Kryostaten eingesetzt, deshalb müsste danach außerhalb des Reinraums von unten der
Koppler montiert werden. Eine Kopplung an einem unteren Flanschanschluss und außerdem
mit einer Verbindung zum Kryostat-Deckel würde andererseits die Möglichkeit der variablen
Kopplung stark einschränken oder im engen Kostenrahmen unmöglich machen.
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