supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

4-56
0,2
0,18
E-Feld [MV/m]
0,16
0,14
Integrationsweg X
0,12
0,1
0 5 10 15 20
X [mm]
Abb. 4.19: Elektrisches Feld entlang der gedachten Koppelschleife bei maximaler
Eintauchtiefe und einer angenommener Beschleunigungsstärke von E acc = 8 MV/m.
4.7.3 Thermische Betrachtungen
Da der Koppler eine direkte Verbindung zwischen Raumtemperatur und dem 4 K-kalten
Bereich herstellt, ist eine thermische Berechnung und die Berücksichtigung kryogener
Aspekte bei der Kopplerauslegung unerlässlich.
Insbesondere der Wärmeeintrag bei 4 K durch den mechanischen Aufbau des Kopplers spielt
zur Auslegung des Kryostaten und der Helium-Verflüssigungsanlage eine bedeutende Rolle.
Die Anordnung des He-Reservoirs oberhalb der Resonatoren im Kryostaten erlaubt dabei eine
vorteilhafte Verlängerung des Kopplers, ohne das HF-Verhalten zu beeinflussen.
Das thermische Ersatzschaltbild sowie die verschiedenen Temperaturniveaus sind in Abb.
4.20 dargestellt. Der Außenleiter besitzt eine direkte Anbindung an das Kühlschild, welches
durch das abströmende Helium auf etwa 60 K gehalten wird. Es besteht keine direkte
Verbindung zum Führungsrohr, welches auf 4 K-Niveau endet. Der Außenleiter ist lediglich
über Federn mit dem Führungsrohr thermisch verbunden und weist somit einen geringen
Wärmeeintrag auf. R th, übergang setzt sich zusammen aus einem geringen thermischen
Widerstand R Führungsrohr , das die Wärmeleitung im Führungsrohr berücksichtigt, und dem
hohen Widerstand R Feder , hervorgerufen durch die Kontaktfeder, die der mechanischen
Führung des Kopplers dienen und bis auf die Reduzierung von Mantelwellen keine
hochfrequenztechnische Funktion besitzen. Der Innenleiter wird ohne zusätzliche Stütze nur
am warmen Fenster geführt und geht über die Koppelschleife direkt in den Außenleiter über.