Auslegung und Messungen einer supraleitenden 325 MHz CH-Struktur für Strahlbetrieb

Die vorliegende Arbeit handelt von der Entwicklung, dem Bau, den Zwischenmessungen sowie den abschließenden Tests unter kryogenen Bedingungen einer neuartigen, supraleitenden CH-Struktur für Strahlbetrieb mit hoher Strah
Die vorliegende Arbeit handelt von der Entwicklung, dem Bau, den Zwischenmessungen sowie den abschließenden Tests unter kryogenen Bedingungen einer neuartigen, supraleitenden CH-Struktur für Strahlbetrieb mit hoher Strahllast. Diese Struktur setzt das Konzept des erfolgreich getesteten 19-zelligen 360 MHz CH-Prototypen fort, der einen weltweiten Spitzenwert in Bezug auf Beschleunigungsspannung im Niederenergiesegment erreichte, jedoch wurden einige Aspekte weiterentwickelt bzw. den neuen Rahmenbedingungen angepasst. Bei dem neuen Resonator wurde der Schwerpunkt auf ein kompaktes Design, effektives Tuning, leichte Präparationsmöglichkeiten und auf den Einsatz eines Leistungskopplers für Strahlbetrieb gelegt. Die Resonatorgeometrie besteht aus sieben Beschleunigungszellen, wird bei 325 MHz betrieben und das Geschwindigkeitsprofil ist auf eine Teilcheneingangsenergie von 11.4 MeV/u ausgelegt. Veränderungen liegen in der um 90° gedrehten Stützengeometrie vor, um Platz für Tuner und Kopplerflansche zu gewährleisten, und in der Verwendung von schrägen Stützen am Resonatorein- und ausgang zur Verkürzung der Tanklänge und Erzielung eines flachen Feldverlaufs. Weiterhin wurden pro Tankdeckel zwei zusätzliche Spülflansche für die chemische Präparation sowie für die Hochdruckspüle mit hochreinem Wasser hinzugefügt. Das Tuning der Kavität erfolgt über einen neuartigen Ansatz, indem zwei bewegliche Balgtuner in das Resonatorvolumen eingebracht werden und extern über eine Tunerstange ausgelenkt werden können. Der Antrieb der Stange soll im späteren Betrieb wahlweise über einen Schrittmotor oder einen Piezoaktor stattfinden. Für ein langsames/ statisches Tuning kann der Schrittmotor den Tuner im Bereich +/- 1 mm auslenken, um größeren Frequenzabweichungen in der Größenordnung 100 kHz nach dem Abkühlen entgegenzuwirken. Das schnelle Tuning im niedrigen kHz-Bereich wird von einem Piezoaktor übernommen, welcher den Balg um einige µm bewegen kann, um Microphonics oder Lorentz-Force-Detuning zu kompensieren. Der Resonator wird von einem aus Titan bestehendem Heliummantel umgeben, wodurch ein geschlossener Heliumkreislauf gebildet wird.
Derzeit befinden sich mehrere Projekte in der Planung bzw. im Bau, welche auf eine derartige Resonatorgeometrie zurückgreifen könnten. An der GSI basiert der Hauptteil des zukünftigen cw LINAC auf supraleitenden CH-Strukturen, um einen Strahl für die Synthese neuer, superschwerer Elemente zu liefern. Weiterhin könnte ein Upgrade des vorhandenen GSI UNILAC durch den Einsatz von supraleitenden CH-Resonatoren gestaltet werden. Zudem besteht die Möglichkeit, die bisherige Alvarez-Sektion des UNILAC alternativ durch eine kompakte, supraleitende CH-Sektion zu realisieren. Ebenfalls sollen die beiden parallelbetriebenen Injektorsektionen des MYRRHA-Projektes durch den Einsatz von supraleitenden CH-Strukturen erfolgen. 
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Metadaten
Author:Marco Busch
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-386257
Publisher:Univ.-Bibliothek
Place of publication:Frankfurt am Main
Referee:Holger Podlech, Ulrich Ratzinger
Advisor:Holger Podlech
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2015/12/03
Year of first Publication:2015
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2015/11/12
Release Date:2015/12/03
Tag:325 MHz; Beschleuniger; CH-Struktur; supraleitend
Linac
Pagenumber:133
HeBIS PPN:367207346
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

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