supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

More documents

Recommendations

Info

5-75 Somit ist eine Auslegung der I/Q-Regelung mit einer Grenzfrequenz von 1 MHz mehr als ausreichend, den gegebenen Anforderungen zu genügen. Die zur Auslegung der Regelung notwendigen Systemparameter wurden durch die im nächsten Kapitel beschriebene Simulation bestimmt. Zusammenfassend lassen sich die möglichen Fehlerquellen und nicht regelbaren Störquellen durch die Abb. 5.7 darstellen. Dabei wird die Resonanzfrequenzregelung zunächst nicht berücksichtigt, da diese maßgeblich den Fehler e kav beeinflusst und somit genügend erfasst werden kann. HF-Sender ~ e ref e ph 2 Phasensteller e ph e reg e HF e Zuleitung , hin e Kav e Zuleitung, zurück I/Q Mod. + HF-Verst. Kavität Regler I/Q Dem. Phasensteller e dem Abb. 5.7: Fehlerquellen im betrachteten HF-System des supraleitenden LINACs. Es wird hier lediglich eine einzelne Kavitätsregelung betrachtet. Die Auswirkungen auf den Strahl heben sich dabei teilweise auf. So kann zum Beispiel durch geeignete Wahl der Zuführungsleitungen zu den Kavitäten (e Zuleitung, hin ) und der Zuleitung zur RFQ erreicht werden, dass die Hauptfehlerquelle (Phasenänderungen durch Temperaturschwankungen) sich bei geeigneter Wahl der Regelverstärkungen für alle Komponenten gleichermaßen auswirkt und dadurch keinen Einfluss auf den Strahl hat. Dies ist bereits durch die Wahl des HF-Verteilersystems (Kapitel 5.1) für die Fehlerquellen e ref und e ph1 gegeben. Regelungstechnisch betrachtet ergeben sich damit im Rückkoppelzweig die Fehlerquellen: e rück = e Zuleitung, zurück + e ph2 + e dem . Im Regelzweig addieren sich zu den eigentlich zu regelnden Fehlern e kav der betrachteten Kavität die Fehler e HF , wo neben dem I/Q Modulator der HF- Verstärker und das bestimmende Temperaturverhalten der Zuleitung e Zuleitung, hin berücksichtigt wird. Diese Fehler reduzieren sich gemäß der Regelverstärkung und hängen vom gewählten Reglertyp und Regelalgorithmus ab. Eine genauere Analyse findet sich in einschlägigen Referenzen wie beispielsweise [Schink70] oder [Meyr79] und wird hier zur Bestimmung der erreichbaren Feldgenauigkeiten nicht weiter betrachtet.
5-76 Durch die Möglichkeit, mittels PHA1 die einzelnen Regelkreise unabhängig von der Teilchensorte immer am gleichen Arbeitspunkt zu betreiben, bleibt als Hauptfehlerquelle, ohne Berücksichtigung der Rückleitung für die Regelung der RFQ-Sektion, das Temperaturverhalten der HF-Leitung (e Zuleitung, zurück ) vom Resonator zum I/Q-Demodulator. Im Folgenden wird eine nähere Betrachtung aller wichtigen HF-Komponenten und die messtechnische Erfassung der möglichen Fehlerbeiträge vorgestellt. 5.3.1 I/Q Modulator- Auswahlkriterien I/Q Modulatoren werden bevorzugt in digitalen Systemen eingesetzt und finden beispielsweise bei der QPSK (quadrature phase-shift keying) ein breites Anwendungsgebiet [Ohm02]. Während bei digitalen Systemen sehr leicht eine Zustandsänderung detektiert werden kann und dies keine hohen Anforderungen an Phasengenauigkeit benötigen, erfordern die I/Q Modulatoren zur Ansteuerung supraleitender Resonatoren nicht nur eine hohe Phasengenauigkeit, sondern auch eine hohe Amplitudengenauigkeit, sofern diese nicht in einer digitalen Regelung durch angepasste Wertetabellen kompensiert werden. Die speziell für den COSY-LINAC entwickelten I/Q-Modulatoren [R&S] zeichnen sich durch eine extreme Linearität aus, was insbesondere bei einer Sin/Cos Ansteuerung durch die Signalunterdrückung bestätigt wird. Mit mehr als 40 dB Signalunterdrückung für Träger und unteres Seitenband (Abb. 5.8) sind diese I/Q Modulatoren den zurzeit kommerziell erhältlichen analogen I/Q Modulatoren deutlich überlegen und können im gesamten Phasenbereich von 0°-360° eingesetzt werden. Spektrale Leistung [dBm] -20 -40 -60 -80 -100 -120 159,97 159,98 159,99 160 160,01 160,02 160,03 Frequenz [MHz] Abb. 5.8: Signalunterdrückung des I/Q Modulators bei SIN/COS Ansteuerung. Aufgrund der hohen Temperaturstabilität werden diese I/Q Modulatoren auch als Phasenschieber eingesetzt. Langzeitmessungen mit Temperaturänderungen von +/- 5°C zeigten eine Phasenkonstanz innerhalb der Messgenauigkeit von +/- 0,1°.
Page 1 and 2:
Forschungszentrum Jülich in der He
Page 4 and 5:
Forschungszentrum Jülich GmbH Inst
Page 6:
Wer gar zu viel bedenkt, wird wenig
Page 9 and 10:
ii KAPITEL 7 PROTOTYPMESSUNGEN ____
Page 11 and 12:
iv Abb. 4.16: Einbaulagen bei Koppl
Page 13 and 14:
vi Tabellenverzeichnis Tabelle 1: E
Page 15 and 16:
1-2 mikrophonischen Anregungen. Dar
Page 17 and 18:
2-4 Zyklotron selber ist die zur Ve
Page 19 and 20:
2-6 auf. Im Jahr 1998 gelang es, po
Page 21 and 22:
2-8 2.3.1 Auswahl möglicher Linac-
Page 23 and 24:
2-10 Abb. 2.3: Aufstellungsplan des
Page 25 and 26:
2-12
Page 27 and 28:
3-14 Die London-Gleichungen beschre
Page 29 and 30:
3-16 Elektronen nicht erreicht wird
Page 31 and 32:
3-18 3.2.2 Supraleitende Beschleuni
Page 33 and 34:
3-20 gewechselt werden. Der Oberfl
Page 35 and 36:
3-22 Hinzu kommt, dass ein Drehen d
Page 37 and 38: 4-24 E acc ∞ ∫ Ez ( z, t( z)) d
Page 39 and 40: 4-26 4.2 Analytisches Modell Ausgeh
Page 41 and 42: 4-28 Spannung [MV] 1,4 1,3 1,2 1,1
Page 43 and 44: 4-30 Tests wird insbesondere der in
Page 45 and 46: 4-32 Gegenüber einem großen Heliu
Page 47 and 48: 4-34 2 U K Ra = , (4.6) P c U K : B
Page 49 and 50: 4-36 a) c) b) d) H-Feldlinie 80 mT
Page 51 and 52: 4-38 Zusätzlich unterscheiden sich
Page 53 and 54: 4-40 0 Frequenzänderung ( f [kHz]
Page 55 and 56: 4-42 werden. Voraussetzung hierbei
Page 57 and 58: 4-44 µm-Bereich liegen, ist eine F
Page 59 and 60: 4-46 entlang der gesamten Struktur,
Page 61 and 62: 4-48 von P.T. Farnsworth untersucht
Page 63 and 64: 4-50 P P e g = 1 , bzw. mit (Gl. 4.
Page 65 and 66: 4-52 und ein zweites, kaltes Fenste
Page 67 and 68: 4-54 4.7.2 Berechnung der Koppelsch
Page 69 and 70: 4-56 0,2 0,18 E-Feld [MV/m] 0,16 0,
Page 71 and 72: 4-58 Verluste ist die Wärmestrahlu
Page 73 and 74: 4-60 erwartungsgemäß die erste Mu
Page 75 and 76: 4-62 4.8 Tuner Die Tunereinheit zur
Page 77 and 78: 4-64 Übertragung von Vibrationen d
Page 79 and 80: 4-66 am Wegaufnehmer S1 (Position s
Page 81 and 82: 5-68 RFQ M.O. Deb. ACAV HWR1 Abb. 5
Page 83 and 84: 5-70 Der HF-Verstärker ist über e
Page 85 and 86: 5-72 trennten Regelkreise maßgebli
Page 87: 5-74 anderen kann die Kavität dami
Page 91 and 92: 5-78 Amplitude von Kavität Amplitu
Page 93 and 94: 5-80 Motorregelung direkt dem Frequ
Page 95 and 96: 5-82
Page 97 and 98: 6-84 HF-Sender Zirkulator Koppler K
Page 99 and 100: 6-86 U mit Z L = Z||N²Z 0 . k 2 N
Page 101 and 102: 6-88 Die optimale Anpassung der Kav
Page 103 and 104: 6-90
Page 105 and 106: 7-92 7.1 HF-Messungen im normal lei
Page 107 and 108: 7-94 7,0 E-Feld normiert 3,5 gemess
Page 109 and 110: 7-96 der Güte ermöglicht indirekt
Page 111 and 112: 7-98 7.2.1 Prototyp Typ II Nach Abk
Page 113 and 114: 7-100 verursacht ist. Innerhalb wen
Page 115 and 116: 7-102 Geänderte Skalierung Abb. 7.
Page 117 and 118: 7-104 frequenzänderungen durch die
Page 119 and 120: 7-106 eine höhere Feldstärke verm
Page 121 and 122: 7-108 0 Frequenzverschiebung [Hz] -
Page 123 and 124: 7-110 a) b) Vorlaufleistung Reflekt
Page 125 and 126: 7-112 a) TP2 TP3 TP1 b) c) f) e) d)
Page 127 and 128: 7-114 höhere Materialkosten aufwei
Page 129 and 130: 116 Mikrophonieerscheinungen. Die K
Page 131 and 132: 118 200 180 Q-Regelkreis I-Regelkre
Page 133 and 134: 120 Eigenschaften der HWR-Prototype
Page 135 and 136: 122 Unser Wissen ist ein Tropfen. W
Page 137 and 138: 124 [Dunkel04] K. Dunkel, M. Pekele
Page 139 and 140:
126 [Müller39] J. Müller, Untersu
Page 141 and 142:
128 [Stockhorst00] H. Stockhorst, U
Page 144 and 145:
6FKULIWHQGHV)RUVFKXQJV]HQWUXPV- OLF
Page 146 and 147:
6FKULIWHQGHV)RUVFKXQJV]HQWUXPV- OLF
Page 149:
Forschungszentrum Jülich in der He
show all

supraleitender Halbwellenresonatoren zur Beschleunigung leichter Ionen

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?