supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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Kapitel 5
HF-System
Im folgenden Kapitel wird das Hochfrequenz-System zur Ansteuerung der Kavitäten näher
beschrieben. Dabei wird ein Gesamtsystem betrachtet, das im geplanten Linac die
Beschleunigung von Protonen und Deuteronen erlaubt. Neben den eigentlichen
Hochfrequenz-Baugruppen wird das analoge Regelsystem vorgestellt, das eine geforderte
Feldgenauigkeit von +/- 0,5 % bzw. +/- 0,5° sicherstellen soll.
5.1 HF-Quelle
Eine einzige hochpräzise HF-Quelle wird benutzt, um sowohl das Kleinsignal für RFQ,
zusätzlich normal leitender Beschleunigungskavität für Protonen (ACAV) und Debuncher
(Deb.) zu erzeugen, als auch das Eingangssignal für alle supraleitenden Strukturen (HWR)
bereitzustellen. Ein Frequenzverdoppler mit anschließender Bandpassfilterung liefert daraus
zusätzlich das Ansteuersignal für alle 320MHz-Kavitäten. Grundsätzlich lassen sich zwei
verschiedene Verteilsysteme integrieren: Zum einen ein lineares Verteilsystem (Abb. 5.1),
bestehend aus der HF-Quelle (M.O.: Master Oszillator) und eine HF-Leitung mit Teilern bei
jeder Struktur entlang des LINACs, zum anderen ein zentrales Verteilsystem nach Abb. 5.2.
M.O.
Deb.
HWR44 HWR1 ACAV RFQ
Abb. 5.1: Lineare Verteilung des HF-Signals.
Beim linearen Verteilsystem würde auch bei Verwendung einer Luft-Koax-Leitung eine
Änderung der Umgebungstemperatur von 1 K eine Phasenänderung von 0,2° bei 320 MHz
und einer angenommen Linac-Länge von 30 m bewirken. Die Temperaturstabilität in der
COSY-Halle liegt bei +/- 2 K, was zu einer Phasenänderung von +/- 0,4° führen kann. Diese
Phasenänderung, die nicht von der HF-Regelung erfasst werden kann, ist als systematischer
Fehler immer vorhanden und kann die Impulsstabilität des Linacs empfindlich stören. Aus
diesem Grund wird eine sternförmige Verteilung bevorzugt (Abb. 5.2).