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

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

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

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

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

5 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 7 Vom Schwingkreis zum Cavity C L C L Die Felder im Cavity schwingen im TM 010 Mode (kein longitudinales Magnetfeld). Es gibt unendlich viele Schwingungsmoden, aber nur wenige werden genutzt (Berechnung aus Maxwellgleichungen, Anwendung für Hohlleiter)

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

9 9 g Beschleunigung im zylindrischen Cavity z z E0E0 E(z)

10 10 Kreiszylindrisches Cavity z gcgc Die Cavityparameter hängen vom Aufbau ab: Geometrie => Frequenz Material => Güte Beispiel: DORIS Cavity mit r 0 = m r0r0

11 11 Feldstärke für den E 010 Mode z r0r0

12

13 13 Beispiel für Transit Time Factor

14 14 Illustration für das elektrische Feld im Hohlraumresonator

15 15 Supraleitende Hohlraumresonatoren für Tesla und Röntgenlaser am DESY Hohlraumresonator mit 9 Zellen

16 16 Normalleitende Hohlraumresonatoren für LEP

17 17 Parameter für Cavities Shuntimpedance (Definition für einen Ringbeschleuniger) : Güte : Für das DORIS Cavity : Güte : 38000


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