supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

5-71
10
Strahl
E-Feld [MV/m]
8
6
4
2
Frequenzregelung
0
0 10 20 30 40
Zeit [ms]
Abb. 5.4: Pulsschema zur Ansteuerung der HWR.
Die eingesetzten HF-Verstärker liefern nicht nur eine Pulsleistung von 4 kW, sondern
erlauben zusätzlich auch eine CW-Leistung von mindestens 100 W, sodass ein geringes
elektromagnetisches Feld immer in der Kavität vorhanden sein kann. Dieses Feld reicht aus,
ein Steuersignal für den langsamen I-Frequenzregelkreis zur Verfügung zu stellen. Die
Resonanzfrequenz-Einstellung selbst erfolgt über ein kombiniertes System bestehend aus
einer groben Schrittmotoreinheit und einer schnellen Tuner-Einrichtung aus Piezo-
Translatoren. Der Regelkreis steuert dabei zunächst nur die Motor-Kontrolle an. Eine
zusätzliche Feineinstellung über die Piezo-Translatoren wäre möglich, wird aber wegen der
hohen Einstellgenauigkeit der Schrittmotorsteuerung durch die hohe Übersetzung des Tuners
nicht benutzt. Dadurch kann der gesamte Einstellbereich (120 µm) der Piezo-Translatoren zur
Kompensation der Lorentzkraft-Verstimmung dienen, bzw. bei Feststellung eines
unakzeptablen Mikrophonieverhaltens im betrachteten Umfeld zur Regelung dieses benutzt
werden. Eine Trigger-Schaltung ermöglicht die Deaktivierung der Frequenzreglung während
des eigentlichen HF-Pulses. Im Puls selber soll dann über eine schnelle I/Q-Regelung und
Vorsteuerung das Feld auf +/- 0,5% und die Phase auf +/-0,5° geregelt werden.
Die Regelung von Amplitude und Phase der Hochfrequenz lassen sich durch zwei Methoden
bewerkstelligen: Eine Möglichkeit ist dabei die direkte Regelung durch ein Amplituden- bzw.
Phasenstellglied [Pirkl96]. Dieses Verfahren wird insbesondere bei analogen Reglungen von
normalleitenden Beschleunigungsstrukturen eingesetzt und ist für supraleitende Kavitäten
nicht von Vorteil. Eine andere Möglichkeit ist durch den Aufbau einer I/Q Regelung gegeben,
also eine Einstellung von Amplitude und Phase der Hochfrequenz über zwei zueinander
orthogonale Signale. Bei der Amplituden/Phasenregelung sollten beide Regelkreise möglichst
gut entkoppelt sein, d.h. möglichst geringe Phasenänderung des Amplitudenstellgliedes und
umgekehrt keine Änderung der Amplitude durch das Phasenstellglied, da sich sonst die ge-