Демпфирование волн высших типов в сверхпроводящем резонаторе с помощью коаксиально-дроссельной разборной нагрузки
А. А. МИТРОФАНОВ, Я. В. ШАШКОВ
Научный руководитель – Н. П. СОБЕНИН, д. т.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ДЕМПФИРОВАНИЕ ВОЛН ВЫСШИХ ТИПОВ
В СВЕРХПРОВОДЯЩЕМ РЕЗОНАТОРЕ С ПОМОЩЬЮ
КОАКСИАЛЬНО-ДРОССЕЛЬНОЙ РАЗБОРНОЙ НАГРУЗКИ
Рассмотрен коаксиально-дроссельный метод демпфирования волн высших типов (ВВТ) и описан процесс настройки структуры. По сравнению с демпфированием с использованием каплеров для вывода ВВТ этот метод, обладает несколькими преимуществами: разборная конструкция нагрузки позволяет значительно облегчить очистку устройству от загрязнений, симметричная структура нагрузки исключает влияние кик фактора, а наличие коаксиала позволяет усилить связь ВВТ с нагрузкой и тем самым увеличить степень демпфирования[1].
При разработке СВЧ резонаторов одной из наиболее важных задач является обеспечение демпфирования ВВТ в данной структуре, так как они приводят к ряду негативных эффектов, таких как увеличение продольного и поперечного эмиттанса пучка и к различным нестабильностям пучка [2].
|
Рис. 1. Резонатор с коаксиально линией в трубке дрейфа |
|
Рис. 2. Резонатор с коаксиальной линией в трубке дрейфа и дроссельным фильтром |
Настройка данной структуры проходила в 3 этапа. Вначале был проведен выбор размера внутреннего коаксиала и его положения (Рис 1.). Для двух радиусов трубки дрейфа(75 и 65 мм) были проведены расчеты внешней добротности ВВТ и основной волны при разных положениях и радиусах коаксиальной линии. Чем ближе коаксиальная линия находится к ячейке, тем сильнее связь основной волны и ВВТ с нагрузкой. Было выбрано несколько положений коаксиала, при которых внешняя добротность основной волны больше 1000, а для ВВТ меньше 500.
Далее была проведена настройка дроссельного фильтра (рис. 3). Путем изменения длины и радиуса дроссельного фильтра, был получен коэффициент отражения на частоте 800 МГц меньше -90dB. Так же было необходимо добиться полосы пропускания фильтра в 25 кГц, чтобы учесть возможную расстройку частоты из-за наличия тепловых расширений, влияния силы Лоренца и механических деформаций[3]. Полученная частотная зависимость коэффициента передачи S12 для настроенного дроссельного фильтра приведена на рис. 4.
|
|
|
Рис. 3. Дроссельный фильтр | Рис. 4. Зависимость коэффициента передачи S12 от частоты для настроенного дроссельного фильтра | Рис. 5. Зависимость внешней добротности волны Е010 от радиуса ячейки |
Была проведена настройка полной структуры состоящей из коаксиала, дроссельного фильтра и сверхпроводящего резонатора (рис. 2). Зависимость внешней добротности волны Е010 от радиуса ячейки приведена на рис. 5. Значения внешних добротностей Qext для ВВТ приведены в таблице 1.
Таблица 1. Внешние добротности Qext для ВВТ | ||||
Тип волны | H111 | E110 + H111 | E110 | E110 + H111 |
f, МГц | 881 | 925 | 1059 | 1098 |
Qext | 5.1 | 2316 | 1551 | 7.8 |
Таким образом, была проведена проверка эффективности данной схемы демпфирования ВВТ. Для некоторых ВВТ удалось получить высокие степени демпфирования. Для основной волны удалось получить высокие значения внешней добротности, за счет настройки фильтра.
Список литературы
1. T. Konomi et al. Development of the demountable damped cavity. Proceedings of SRF2011, 2011, p.p.172-176.
2., , Собенин типы волн в элементах ускоряющих структур. М.: МИФИ, 2002.
3., Милованов сверхвысоких частот. М.:Энергоатомиздат, 2007.
