supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

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Der HF-Verstärker ist über einen Zirkulator [Meinke86] mit der Kavität verbunden. Somit
sieht die Kavität über den Koppler immer die Impedanz des Abschlusswiderstandes am
Zirkulator R g = 50 Ω unabhängig vom Innenwiderstand des Leistungsverstärkers. Zusätzlich
schützt der Zirkulator die Endstufentransistoren im gepulsten Betrieb vor der hohen
reflektierten Leistung.
Verstärkung [dB]
80
75
70
65
Gain
Phase
165
160
155
150
Phase [grad]
60
-20 -15 -10 -5 0
Eingangsleistung [dBm]
145
Abb. 5.3: Verstärkung und Phasengang des 4 kW-Pulsverstärker in Abhängigkeit der
Eingangsleistung bei 160 MHz.
5.3 Regelkonzept
Zur Regelung von supraleitenden Strukturen gibt es weltweit verschiedene im Einsatz befindliche
Konzepte. Neben dem Generator Driven Resonator-Prinzip (GDR) [Tesla01] wird auch
das Konzept der Self Excited Loop (SEL) [Mosnier02, Hovater00, Simrock88] erfolgreich
eingesetzt, wobei die selbsterregte Resonanzfrequenz durch ein externes Referenzsignal synchronisiert
wird. SEL Konzepte haben den Vorteil, dass bereits das Rauschen der HF-Verstärker
ausreicht, die Kavität anzuregen und somit ein Anschwingen des Resonators leicht
möglich ist. Durch den meist relativ langsamen Prozess während des Einschwingens eignet
sich die SEL besonders bei CW-Beschleunigern [Simrock01]. Gepulste Beschleuniger werden
wegen der kürzeren Füllzeiten vornehmlich mit GDR betrieben. Dabei werden alle Resonatoren
mit einer festen Anregungsfrequenz betrieben. Wegen der Vielzahl der im Projekt COSY
LINAC eingesetzten Resonatoren und der Möglichkeit, eine Resonanzfrequenzregelung während
der Strahlpausen (siehe unten) durchzuführen, wird hier die GDR bevorzugt.
Neben der Resonanzfrequenz, die durch einen separaten Regelkreis während der Strahlpausen
kontrolliert wird, werden Amplitude und Phase der Hochfrequenz über eine I/Q basierende
Regelschleife (siehe unten) kontrolliert. Voraussetzung hierfür schafft das gewählte Pulsschema
nach Abb. 5.4.