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Steuerung und Regelung von MA-basierten Kavitäten

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FAIR/GSI Helmholzzentrum für Schwerionenforschung

In der Nähe von Darmstadt befindet sich eine der weltweitführenden Teilchenbeschleunigungsanlagen für die Forschung – das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Das Anwendungsfeld der Experimente, die an der GSI durchgeführt werden, ist breit. Es reicht von Physik, Chemie bis Biologie und Materialforschung. Sie erlauben tiefere Einblicke in die Materie und die Entstehung des Universums. Hervorzuheben ist auch die Entwicklung einer neuen Tumortherapie mit schweren Ionen.

Breitbandige Testkavität,GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, M. Frey
Breitbandige Testkavität,GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, M. Frey

Der Komplex von Beschleunigeranlagen wird zurzeit modernisiert und erweitert. Ein Ziel ist unter anderem, Strahlen mit noch höheren Intensitäten zu produzieren. Deswegen werden sowohl für das neue Synchrotron (SIS100), als auch für den Ionenspeicherring (ESR) Systeme projektiert, die Manipulationen am Strahl ermöglichen. Die geplanten Barier-Bucket-Systeme basieren auf breitbandigen Kavitäten mit niedriger Güte. Sie weisen daher zwangsläufig Nicht-Linearitäten und nicht-ideale Frequenzgänge auf. Um damit trotzdem Signale mit hoher Signalqualität zu erzeugen, werden neue Steuer- und Regelsysteme erforderlich.

In Zusammenarbeit mit der GSI-Abteilung für Hochfrequenzsysteme wird deswegen versucht, die Kavitäten genauer zu modellieren. Des Weiteren sollen die Nicht-Linearitäten genauer quantifiziert und berücksichtigt werden. Aufgrund der sehr kurzen Strahlpulse ist insbesondere bei SIS100 der Einfluss des Teilchenstrahls auf die HF-Steuer und Regelkreise auch eine Herausforderung. Ziel des Vorhabens ist ein System, das zuverlässig Barier-Bucket-Signalverläufe (Single-Sinus) mit hoher Qualität in einem breiten Frequenzbereich produziert.

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