Hohlraumresonatoren für Teilchenbeschleuniger

Präsentation zum Thema: "Hohlraumresonatoren für Teilchenbeschleuniger"—  Präsentation transkript:

1 Hohlraumresonatoren für Teilchenbeschleuniger
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
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
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) g

9 Beschleunigung im zylindrischen Cavity
E(z) E0 z

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

11 Feldstärke für den E010 Mode
z

12

13 Beispiel für „Transit Time Factor“

14 Illustration für das elektrische Feld im Hohlraumresonator

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

16 Normalleitende Hohlraumresonatoren für LEP

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