Диденко Сверхпроводясчие ускоряюсчие 2008

ведены некоторые из рассчитанных зависимостей для четвертьволнового резонатора, нагруженного на емкость. В табл. 4.25 приведены характеристики четвертьволнового резонатора, нагруженного на емкость и полуволнового резонатора. Они получены при расчетах, использующих упрощенную модель.

Рис.4.86.Четвертьволновый резонатор, нагруженный на емкость

Рис.4.87. Полуволновый резонатор

261

Рис.4.88. Зависимость ρ 0 в функции ζ =4z / λ для четвертьволнового резонатора, нагруженного на емкость.

— нагружающий импеданс Г/ (λ /ζ );,

---- напряжение на конце линии,

·10–8 V/(Bb);

........ шунтовой импеданс,

·10− 6 Rш RS λ b .

Приведенные в таблице параметры и их обозначения указаны ранее. Отметим, что прирост энергии вычисляется по формуле

262

263

На рис. 4.89− 4.92 приведены разные варианты исполнения четвертьволновых, полуволновых и эллиптических сверхпроводящих резонаторов. В случае полуволнового резонатора оба его конца закорочены и образуют резонатор с максимумом ускоряющего поля при длине λ /4. Одна или несколько дрейфовых трубок размещены в центре проводника в максимуме электрического поля. Обычно высота их около метра. Внутренний проводник, который делают из ниобия, является полым и заполняется жидким гелием. Обычно работают на частотах 100 – 200 МГц при температуре 4 К. Важной проблемой является необходимость обеспечения механической прочности и фазовой стабильности, особенно при низких скоростях и малой нагрузке пучком. Что касается структур с поперечными спицами, то они имеют преимущества, так как могут быть реализованы при создании длинных многозазорных структур в виде отдельных блоков. Когда число нагружающих элементов (спиц) значительно и они повернуты на 90° по отношению друг к другу, то такие структуры рассматриваются как Н-резонаторы.

Рис.4.89. Четвертьволновые коаксиальные линии

264

а

б

в Рис.4.92. Примеры эллиптических резонаторов при относительных скоростях:

а – β = 0,81; б – β = 0,61; в – β = 0,47

Ускоряющие структуры ускорителей ионов на средние энергии обычно проектируют на работу при относительно невысоком ускоряющем градиенте, в отличие от электронных ускорителей на высокие энергии, где требуется дальнейшее совершенствование технологии высокочастотной сверхпроводимости. Обычно в ускорителях на средние энергии достаточными являются ускоряющие градиенты 8 – 15 МВ/м. В случае работы в непрерывном режиме рабочие поля ограничиваются нагрузкой на криогенную систему, а при работе с большим током поля определяются возможностями узла ввода мощности. При работе в непрерывном режиме объективно более важно иметь высокое шунтовое сопротивление, чем высокий градиент. При конструировании сверхпроводящих резонаторов стремятся минимизировать поля на поверхности. Благодаря высокому ООС, контролю дефектов, лучшей обработка поверхности получают в настоящее время Вмакс = 170 мТл на поверхности резонатора, что приближается к теоретическому пределу (190 мТл). Улучшенная технология чистки поверхности позволяет получить электрическое поле Емакс, превышающее 80 МВ/м. При этом важно сохранить высокую добротность, присущую сверхпро-

266