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Christine Claessens

• In dieser Arbeit wurde der Entwurf eines Rebunchers für die Ionenstrahltherapieanlage MedAustron mit Hilfe des Simulationsprogramms Microwave Studio entwickelt. Es wurde ein neues Design in Anlehnung an einen Spiralresonator gewählt, wobei der Spiralarm aus einem wassergekühlten induktiven Teil und einem aus massivem Kupfer gefertigten kapazitiven Teil besteht. Die Frequenz der ersten Eigenmode liegt zwischen 217,8 MHz (ohne Keramik) und 217,3 MHz (mit Keramik). In der Realität könnte die Frequenz von diesem Wert etwas abweichen (bis zu 0,5 MHz), da einerseits Details wie Ein- und Auskopplung und andererseits reale Effekte wie Oberflächenverunreinigung oder kleinste Abweichungen in der Geometrie in Microwave Studio nicht berücksichtigt werden können. Außerdem wird die Genauigkeit der Simulationen durch die Anzahl Gitterpunkte limitiert. Um diese Eekte kompensieren zu können, wurden die Auswirkungen eines Tuners auf die Frequenz untersucht. Hierbei ergab sich für eine Tunerhöhe von 40 mm eine Frequenzveränderung von 220 kHz, bei 70 mm sind es schon 1,224 MHz. Da sich bei dieser Frequenz und Geometrie ein Laufzeitfaktor von nur 0,66 auf der Strahlachse ergibt und die Spannung dort zusätzlich um den Faktor 0,983 niedriger ist als am Spaltrand, muss bei einer effektiven Shuntimpedanz von 13,4 M Ω/m eine Leistung von 2,46 kW aufgebracht werden. Nähere Untersuchungen der elektrischen Felder fürten zu dem Ergebnis, dass der Grund für den niedrigen Laufzeitfaktor dynamische Eekte sein müssen. Die "statischen Felder" verhalten sich wie erwartet. Aber auch die reale Shuntimpedanz und somit auch die reale Verlustleistung können beträchtlich von den berechneten Werten abweichen. Es wird erwartet, dass die Shuntimpedanz im ungünstigsten Fall nur 60% der simulierten Impedanz beträgt, weswegen man mit einer Verlustleistung von 4,09 KW rechnen muss. Der Rebuncher soll zusammen mit der Beschleunigeranlage in Österreich im Jahr 2013 in Betrieb gehen, aber bereits in 2012 zu Strahlexperimenten am CERN zur Verfügung stehen.