Study of Quality and Field Limitation of Superconducting 1.3 GHz 9-Cell RF-Cavities at DESY
[thesis]
Felix Schlander
2013
Zusammenfassung:Der European XFEL und der International Linear Collider basieren auf supraleitendenHochfrequenz-Beschleunigungsstrukturen aus Niob, die im Betrieb nur sehrgeringe Verlustleistungen aufweisen. Diese Kavitäten erlauben eine hohe relativeEinschaltdauer und eine große Öffnung für den Teilchenstrahl zur Vermeidung vonan den Wänden induzierten Feldern bei Beschleunigern mit hohem Strahlstrom. Umzu den im Idealfall erreichbaren Parametern der supraleitenden Strukturen vorzustoßen,ist
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... erforderlich die derzeitigen Begrenzungen wie Feldemission, thermischenZusammenbruch (Quench) und die Güte des Resonators, die Aufschluss über dieohmschen Verluste in Abhängigkeit von der elektrischen Beschleunigungsfeldstärkegibt, zu verstehen. Obwohl die begrenzenden Mechanismen selbst im Großen undGanzen verstanden sind, sind die Ursachen für den Quench oft unklar.Um die Quenchpositionen der Beschleunigungsstrukturen zu bestimmen, wurde einMessaufbau zur Ortung des zweiten Schalls im suprafluiden Helium, der beim Quenchentsteht, im Kavitäten-Testfeld bei DESY installiert und Daten bei ca. 30 Beschleunigungsstrukturengenommen. Die Auffälligkeiten der Verteilung der Quenchortewurden untersucht und es ergab sich, dass die gemessenen Positionen üblicherweisein der Region mit den höchsten magnetischen Oberflächenfeldern waren, jedochnicht notwendigerweise am Äquator der Zellen.Zur Untersuchung der Güte in Abhängigkeit von der Beschleunigungsfeldstärke wurdenweitere Messdaten von Beschleunigungsstrukturen untersucht. Eine Analyse desOberflächenwiderstandes von einzelnen Kavitäten ergab, dass ein aktuelles Oberflächenwiderstandsmodellfür Niob die Messergebnisse nicht in allen Einzelheiten beschreibenkann, aber die Berücksichtigung eines weiteren Mechanismus zeigte erstevielversprechende Ergebnisse.---Abstract:The European XFEL and the International Linear Collider are based on superconductingrf cavities made of niobium. Their advantages are low ohmic losses whichallow high duty cycles and the possibility to use a large beam a [...]
doi:10.3204/desy-thesis-13-001
fatcat:jnc3pbzuyze73izagun3k36exq