supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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4-61 1 2 7 3 8 9 4 5 10 6 11 Abb. 4.24: Übersichtszeichnung HF-Koppler inklusive kaltes Fenster, 1) 13-30 HF Anschluss, 2) koaxialer Übergang, 3) warmes Fenster, 4) Kontaktfedern, 5) Übergang zur Koppelschleife, 6) kaltes Fenster, 7) Druckluftanschluss, 8) Faltenbalg, 9) CF Anschluss zum Kryostaten, 10) Anschluss ans thermische Schild, 11) CF Anschluss des kalten Fensters zum Resonator.
4-62 4.8 Tuner Die Tunereinheit zur Einstellung der Resonanzfrequenz unterscheidet sich bei den HWR maßgeblich von den QWR-Strukturen. Das einfache, aber bewährte Konzept, durch Drücken der Bodenplatte [Laxdal03] die Resonanzfrequenz einzustellen, lässt sich bei den HWRs nicht übernehmen. Hinzu kommt die Schwierigkeit, zur Kompensation der Lorentzkraft- Verstimmung eine schnelle Tuningeinheit zu integrieren. Ein elektrischer Tuner wird aufgrund der hohen gespeicherten Energie im Resonator (160 MHz HWR: ~10 J) sehr komplex. Deshalb wurde eine rein mechanische Lösung vorgezogen. Dabei wird die sich durch die Abflachung im Bereich der Strahlöffnungen ergebende hohe Kapazität ausgenutzt. Die durch Auseinanderziehen bzw. Zusammendrücken der Strahlöffnungen erzielte Kapazitätsänderung ruft die gewünschte Frequenzänderung hervor. Abb. 4.25 zeigt die aus elektromagnetischen Simulation berechnete Frequenzänderungen unter Variation des Abstandes Innen- zu Außenleiter. Die Empfindlichkeit ist mit etwa 150 kHz/mm sehr hoch, berücksichtigt allerdings nicht exakt die tatsächliche mechanische Verformung durch den Tuner, die nach groben Abschätzungen einen etwa 20% geringerer Frequenzhub bewirken könnte. Auch bei einer Empfindlichkeit von 100 kHz/mm können leicht die zu erwartenden Frequenzänderungen kompensiert werden. Resonanzfrequenz [MHz] 162,5 162 161,5 161 128 129 130 131 132 z [mm] Abb. 4.25: Tuningempfindlichkeit aus elektromagnetischen Simulationen. Mit z wird dabei der Abstand der Außenleiterflächen im Bereich der Strahlöffnungen bezeichnet. Die Resonanzfrequenz des Halbwellen-Resonators wird maßgeblich von dessen Länge bestimmt. Zwar lassen sich während der Fertigung die einzelnen Komponenten für eine erste Messung zusammenfügen, doch ergibt sich aufgrund der endgültigen Elektronenstrahlschweißung (EB-Schweißung) von Innen- und Außenleiter mit den Endkappen wegen der schwankenden Schrumpfung der Schweißnaht eine maßgebliche Toleranz, die bei der Auslegung des Tuners berücksichtigt werden muss. Die Schrumpfung einer EB-Naht liegt im
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