Entwicklung von Kavitäten und modenbasierten Diagnose-Verfahren für BESSY VSR unter Beachtung stochastischer Unsicherheiten (KADISO)

im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes „Schlüsselmethoden und -komponenten für die Anwendung supraleitender CW-Multizell-Resonatoren in Strahlungsquellen“

Die Anwendung der Supraleitung beim Betrieb von Hochfrequenz-Resonatoren für Beschleuniger ist äußerst erfolgreich, da sie die Grenzen normalleitender Technologien überwindet. Dazu gehört insbesondere die Erzeugung hoher Beschleunigungsgradienten (>10-20 MV/m) bei kontinuierlichem Betrieb oder bei hohen Tastverhältnissen. Die Technologie für den Betrieb von Linearbeschleunigern mit hohem Tastverhältnis ist außerdem Voraussetzung für eine neue Generation von Röntgenquellen mit ultra-kurzen Pulsen (< 1ps).

Der Verbund, bestehend aus Partnern der Universität Rostock, der Technischen Universität Dortmund und dem Helmholtz-Zentrum Berlin soll Aspekte der aktuellen Fragestellungen vor dem Hintergrund des neuen Konzeptes BESSYVSR (variable pulse length storage ring) in enger Zusammenarbeit bearbeiten und Lösungen zusammenführen. BESSYVSR soll durch Kombinationen von supraleitenden Multizell-Resonatoren unterschiedlicher Betriebsfrequenz Synchrotron­strahlungs­pulse variabler Länge erzeugen.

Ein Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger supraleitender Hohlraumresonatoren zum gleichzeitigen Speichern von langen und kurzen Teilchenbündeln im Speicherring. Aus diesem Grund sind hohe Beschleunigungsgradienten erforderlich bei gleichzeitiger guter Dämpfung unerwünschter Moden höherer Ordnung (engl.: higher order modes, kurz HOMs). Durch die Nutzung von Simulationswerkzeuge werden diese Hochfrequenzstrukturen bezüglich diverser Parameter wie z.B. Beschleunigungsgradient, Oberflächenfeldstärken, Güten der Moden und Shunt-Impedanzen optimiert . Neben dem Entwurf der Resonatoren liegt ein wesentlicher Fokus des Projekts auf der Durchführung von Fehlerabschätzungen und Robustheitsanalysen mit deterministischen und stochastischen Verfahren. Von besonderem Interesse sind dabei die maximal zulässigen Abweichungen vom Solldesign der Kavitäten (z.B. durch Fertigungs-, Abkühl- oder Tuningprozesse), bei denen ein Maschinenbetrieb noch problemlos möglich ist.

Supraleitende 1,3 GHz Resonatorstruktur für BERLinPro mit Wellenleitern zur HOM-Auskopplung, die im Rahmen eines vorherigen BMBF-Verbundprojektes entwickelt wurde

Projektverantwortliche:
Dr.-Ing. Tomasz Galek
Dipl.-Ing. Korinna Brackebusch
M.Sc. Johann Heller

Gefördert durch das

Kenn-Nr. 05K13HR1