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Kapitel 11

Kapitel 11. Hohlraumresonatoren für Teilchenbeschleuniger. Rüdiger Schmidt (CERN) – Darmstadt TU - Februar 2007 –Version 2.0. Beschleunigungsstrecken im Linac und Kreisbeschleuniger. Beschleunigungresonator (Cavity) Analogie zwischen Schwingkreis und Cavity Kreiszylindrisches Cavity

calvin
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Kapitel 11

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Presentation Transcript

  1. Kapitel 11 Hohlraumresonatoren für Teilchenbeschleuniger Rüdiger Schmidt (CERN) – Darmstadt TU - Februar 2007 –Version 2.0

  2. Beschleunigungsstrecken im Linac und Kreisbeschleuniger • Beschleunigungresonator (Cavity) • Analogie zwischen Schwingkreis und Cavity • Kreiszylindrisches Cavity • Shunt Impedanz und Güte

  3. Linearbeschleuniger und Kreisbeschleuniger Linearbeschleuniger: Beschleunigung durch einmaliges Durchlaufen durch (viele) Beschleunigungstrecken Kreisbeschleuniger: Beschleunigung durch vielfaches Durchlaufen durch (wenige) Beschleunigungstrecken

  4. Analogie zwischen Cavity und Schwingkreis C L R L Ein einfacher HF Beschleuniger mit einem Plattenkondensator (mit einer Öffnung für den Strahl) und einer Spule parallel zum Kondensator würde funktionieren R

  5. Analogie zwischen Cavity und Schwingkreis Schwingkreis mit Kondensator, Spule und Widerstand. C L R

  6. Für eine Frequenz von etwa 100 MHz, ein tpischer Wert für einen Beschleuniger • müssen die Induktivität der Spule und die Kapazität des Kondensators • sehr klein gewählt werden. Beispiel:

  7. Vom Schwingkreis zum Cavity C C L L Die Felder im Cavity schwingen im TM010 Mode (kein longitudinales Magnetfeld). Es gibt unendlich viele Schwingungsmoden, aber nur wenige werden genutzt (Berechnung aus Maxwellgleichungen, Anwendung für Hohlleiter)

  8. Parameter eines zylindrischen Cavity • Ein zylindisches Cavity • mit der Länge g, • der Apertur 2*a • und dem Feld E(t) 2a z g

  9. Beschleunigung im zylindrischen Cavity 2a z g E(z) E0 z

  10. Kreiszylindrisches Cavity • Die Cavityparameter hängen vom Aufbau ab: • Geometrie => Frequenz • Material => Güte r0 z Beispiel: „DORIS“ Cavity mit r0= 0.231 m gc

  11. Feldstärke für den E010 Mode r0 z

  12. Beispiel für „Transit Time Factor“

  13. Illustration für das elektrische Feld im Hohlraumresonator

  14. Supraleitende Hohlraumresonatoren für Tesla und Röntgenlaser am DESY Hohlraumresonator mit 9 Zellen

  15. Normalleitende Hohlraumresonatoren für LEP

  16. Parameter für Cavities Shuntimpedance (Definition für einen Ringbeschleuniger) : Güte : Für das DORIS Cavity : Güte : 38000

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