DE102009028182B3

DE102009028182B3 - High frequency-photoelectron source has semiconducting cavity resonator system that has cathode, choke cell and gun cell

Info

Publication number: DE102009028182B3
Application number: DE200910028182
Authority: DE
Inventors: Petr Murcek; André Arnold; Jochen Dr. Teichert; Karsten Dr. Möller
Original assignee: Forschungszentrum Dresden Rossendorf eV
Current assignee: Forschungszentrum Dresden Rossendorf eV
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-08-04

Abstract

The high frequency-photoelectron source has semiconducting cavity resonator system that has a cathode, a choke cell and a gun cell. A mechanical reinforcement arrangement is provided between the choke cell and the gun cell for stabilizing the natural frequency of the cavity resonator system.

Description

Die Erfindung betrifft das Hohlraumresonatorsystem (HRS) supraleitender Hochfrequenz-Fotoelektronenquellen (SHFE), die in Elektronenbeschleunigern eingesetzt werden können. Die beschleunigten Elektronen können direkt genutzt oder mittels nachgelagerter Anordnungen zur Erzeugung von Sekundärstrahlen, wie Gamma-, Röntgen- oder Laserstrahlung dienen.The The invention relates to the cavity resonator system (HRS) superconducting Radio frequency photoelectron sources (SHFE) operating in electron accelerators can be used. The accelerated electrons can used directly or by means of downstream arrangements for the production of Secondary beams, like gamma, x-ray or laser radiation serve.

SHFE bestehen aus einer Kathode, an der durch einen Laserstrahl Elektronen erzeugt werden und einem Hohlraumresonatorsystem (HRS), in dem die Elektronen durch Einkopplung eines Hochfrequenzfeldes beschleunigt werden ( DE 10 2004 055 256 B4 ).SHFE consist of a cathode on which electrons are generated by a laser beam and a cavity resonator system (HRS) in which the electrons are accelerated by coupling in a high-frequency field ( DE 10 2004 055 256 B4 ),

JP 10 303000 A beschreibt nur eine Verstärkung der Cavityzellen im sogenannten Irisbereich (d. h. im Bereich des kleinsten Durchmessers der Zellen). In diesem Bereich sind die Zellen relativ empfindlich bezüglich mechanischer Verformung. JP 10 303000 A describes only a reinforcement of the cavity cells in the so-called iris region (ie in the region of the smallest diameter of the cells). In this area, the cells are relatively sensitive to mechanical deformation.

DE 39 01 554 A1 schlägt zur Stabilisierung der Gunzelle eine wellenförmige äußere Verstärkung mit „ausreichender Flexibilität zum frequenzmäßigen Nachtunen” vor. Die Kühlung der Zellen erfolgt mittels in der wellenförmigen Verstärkung befindlichen Kanälen, die für supraleitende Elektronenquellen nicht ausreicht. DE 39 01 554 A1 proposes to stabilize the gun cell a wavy outer reinforcement with "sufficient flexibility for frequency nighting". The cooling of the cells is carried out by means located in the wave-shaped amplification channels, which is not sufficient for superconducting electron sources.

Janssen, D. und Volkow, V. I. (RF focussing – an instrument for beam quality improvement in superconducting RF guns, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 452 (2000) 34–43) beschreiben zur Stabilisierung der Choke- und der Gunzelle eine feste Verstrebung zwischen diesen Zellen; damit ist ein Tunen beider Zellen nicht möglich.Janssen, D. and Volkow, V.I. (RF focussing - an instrument for beam quality Improvement in Superconducting RF Guns, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 452 (2000) 34-43) describe stabilization the choke and gun cell a solid strut between these cells; that's a tune both cells are not possible.

Das HRS befindet sich in einem Tank, in dem es von flüssigem (superfluidem) Helium bei einer Temperatur von 2 K umspült wird. Dieser Tank befindet sich in einem weiteren äußeren Tank (Cryostat), der unter anderem für die erforderliche Wärmeisolation sorgt ( , ).The HRS is located in a tank where it is lapped by liquid (superfluid) helium at a temperature of 2K. This tank is located in another outer tank (Cryostat), which among other things provides the required heat insulation ( . ),

Das HRS besteht aus supraleitendem Material. Dadurch treten bei dem Betrieb des Resonators äußerst geringe ohmsche Wärmeverluste auf, und der Resonanzkreis hat eine Güte, die um sechs Größenordnungen höher als bei normal leitenden Resonanzkreisen ist. Dadurch erreicht man äußerst scharfe Resonanzen. Die Schärfe der Resonanz stellt sehr hohe Anforderungen an die Stabilität des HRS, weil die SHFE nur dann stabil arbeiten kann, wenn der Arbeitspunkt des Resonators immer im Resonanzbereich bleibt. Resonatorstrukturen mit integrierten Gunzellen zur Nutzung in SHFE sind erst in der Entwicklung begriffen.The HRS is made of superconducting material. This occurs in the Operation of the resonator extremely low ohmic heat losses on, and the resonant circuit has a goodness that's six orders of magnitude higher than is at normal conducting resonant circuits. This achieves extremely sharp Resonances. The sharpness the resonance places very high demands on the stability of the HRS, because the SHFE can only work stably if the working point of the resonator always remains in the resonance range. resonator with integrated Gunzellen for use in SHFE are only in the Development conceived.

Wegen der Schärfe der Resonanz ist es erforderlich, dass sowohl die eingekoppelte Hochfrequenz als auch die Eigenfrequenz des Resonators sehr frequenzstabil sind und übereinstimmen. Durch die Verwendung von temperaturstabilisierten Quarzoszillatoren kann die eingekoppelte Frequenz ausreichend stabil gehalten werden. Die Eigenfrequenz des Resonators dagegen ändert sich im praktischen Betrieb, wenn durch mechanische Kräfte (z. B. Druckschwankungen, Mikrophonie) eine Verformung des Resonators auftritt und sich damit die Geometrie des Resonators ändert.Because of the sharpness the resonance requires that both the coupled High frequency and the natural frequency of the resonator very frequency stable are and agree. Through the use of temperature-stabilized quartz oscillators the injected frequency can be kept sufficiently stable. The natural frequency of the resonator, however, changes in practical operation, if by mechanical forces (eg pressure fluctuations, microphonics) a deformation of the resonator occurs and thus changes the geometry of the resonator.

Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Frequenzgenauigkeit des HRS und gleichzeitig die Sicherung der für den Betrieb notwendigen Wärmeableitung des Resonators um einen stabilen Betrieb der SHFE zu gewährleisten.task The invention is the improvement of the frequency accuracy of the HRS and at the same time securing the heat dissipation necessary for operation of the resonator to ensure stable operation of the SHFE.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebenen konstruktiven Veränderungen des HRS realisiert. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by the constructive described in claim 1 changes realized by the HRS. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Das Ausführungsbeispiel wird mit Abbildungen verdeutlicht und beschrieben:The embodiment is illustrated and described with illustrations:

: Aufbau der SHFE – Stand der Technik : Structure of the SHFE - state of the art

: relevanter Detailbereich der SHFE – das HRS – Stand der Technik : relevant detail area of the SHFE - the HRS - state of the art

: Kathodenscheibe : Cathode disk

: Tunerscheibe : Tuner disc

: konstruktive Ergänzungen und Veränderungen : constructive additions and changes

: konstruktive Ergänzungen und Veränderungen in zusammengesetzter Form : constructive additions and changes in composite form

: relevanter Teil des Gesamtsystems mit den konstruktiven Ergänzungen : relevant part of the overall system with constructive additions

Die verwendeten Bezugszeichen sind am Ende der Beschreibung angegeben.The Reference numbers used are given at the end of the description.

Im konkreten Beispiel besteht der Resonator 1 aus Niob, das bei einer Temperatur von 2 K supraleitend ist ( ). Der Resonator 1 wird aus vier Hohlraumzellen gebildet, wobei drei Zellen sogenannte TESLA-Zellen 4 sind, und eine Zelle, die eigentliche Gunzelle 3, die die Kathode 5 enthält. Zusätzlich enthält das Resonatorsystem 1 noch eine fünfte Zelle, den so genannten Chokefilter. Deshalb wird diese Zelle Chokezelle 2 genannt. Die Chokezelle 2 gehört nicht zum eigentlichen Resonator 1 und hat den Zweck, das Entweichen der Hochfrequenz-Leistung aus dem Resonatorbereich durch den Kathodenkanal zu verhindern. Es sind auch Systeme mit mehr oder weniger Zellen denkbar.In the concrete example, the resonator exists 1 of niobium superconducting at a temperature of 2 K ( ), The resonator 1 is formed of four cavity cells, three cells called TESLA cells 4 are, and a cell, the actual Gunzelle 3 that the cathode 5 contains. In addition, the resonator system contains 1 a fifth cell, the so-called choke filter. That is why this cell becomes choke cell 2 called. The chokezel le 2 does not belong to the actual resonator 1 and has the purpose of preventing the escape of the high-frequency power from the resonator region through the cathode channel. Systems with more or fewer cells are also conceivable.

In ist zu sehen, dass sich die Form der Gunzelle 3 wesentlich von der Form der TESLA-Zellen unterscheidet. Das ist dadurch bedingt, dass im Bereich der Gunzelle 3, d. h. in der Nähe der Kathode 5, die Geschwindigkeit der Elektronen noch viel geringer als im Bereich der TESLA-Zellen 4 ist, wo sie durch die Beschleunigung schon fast Lichtgeschwindigkeit erreicht hat. Um die Synchronität zwischen der Teilchenbewegung und der Phase des Hochfrequenzfeldes zu garantieren, muss die Gunzelle 3 schmaler als die TESLA-Zellen 4 sein, wodurch sich die dargestellte flache Form ergibt. Diese physikalisch bedingte flache Form der Gunzelle 3 ist die Hauptursache bezüglich der Stabilitätsprobleme gegenüber mechanischen Verformungen im praktischen Betrieb.In you can see that the shape of the Gunzelle 3 significantly different from the shape of TESLA cells. This is due to the fact that in the Gunzelle 3 ie near the cathode 5 , the speed of electrons is still much lower than in the range of TESLA cells 4 is where it has already reached almost the speed of light due to the acceleration. To guarantee the synchronicity between the particle movement and the phase of the high-frequency field, the Gunzelle must 3 narrower than the TESLA cells 4 be, resulting in the illustrated flat shape. This physically related flat shape of the gun cell 3 is the major cause of stability problems with respect to mechanical deformation in practical operation.

Die Resonanzfrequenz des HRS wird bestimmt durch die eingekoppelte Frequenz von 1.3 GHz. Die einkoppelte Frequenz kann ausreichend stabil gehalten werden und ist für den Takt der Quelle verantwortlich.The Resonance frequency of the HRS is determined by the coupled frequency of 1.3 GHz. The coupled frequency can be kept sufficiently stable be and is for responsible for the timing of the source.

Im konkreten Beispiel des in dargestellten Systems – Stand der Technik – beträgt die Breite der Resonanz etwa 130 Hz. Eine Verschiebung der Resonanzfrequenz um eine Resonanzbreite entspricht einer mechanischen Längenänderung im HRS im Submikrometerbereich. Im praktischen Betrieb der SHFE kommt es durch Druckschwankungen zu Änderungen in dieser Größenordnung. Dadurch wird die SHFE unstabil.In the concrete example of in In the system shown in the prior art, the width of the resonance is approximately 130 Hz. A shift in the resonance frequency by one resonance width corresponds to a mechanical change in length in the sub-micron HRS range. In practical operation of the SHFE, changes in pressure of this magnitude occur. This makes the SHFE unstable.

Im praktischen Betrieb der SHFE gibt es hauptsächlich zwei Faktoren, die eine mechanische Verformung der Zellen hervorrufen. Die Zellen des HRS werden von flüssigem Helium mit einem Druck von 32 mbar (entspricht einer Temperatur von 2 K) umspült. Im Inneren der Zellen herrscht ein Vakuum, so dass die Zellen dem Heliumdruck und damit mechanischen Verformungen ausgesetzt sind. Druckschwankungen (z. B. in der Heliumanlage oder durch Mikrophonie) führen zu dynamischen nicht erwünschten Änderungen dieser Verformung (Längenänderung). Auf die Innenwände der Zellen des HRS 1 wird eine Zugkraft ausgeübt, wenn sich innerhalb der Zellen ein elektromagnetisches Feld befindet (Lorentzkraft-Verstimmung). Diese Kraft bewirkt eine Verformung des HRS 1 (Längenänderung). Die geometrischen Änderungen durch die beiden beschriebenen Faktoren sind zwar klein, können aber angesichts der hohen erforderlichen Frequenzgenauigkeit große Probleme verursachen.In practical operation of the SHFE, there are mainly two factors that cause mechanical deformation of the cells. The cells of the HRS are lapped by liquid helium with a pressure of 32 mbar (equivalent to a temperature of 2 K). Inside the cells there is a vacuum, so that the cells are exposed to the helium pressure and thus mechanical deformations. Pressure fluctuations (eg in the helium plant or by microphonics) lead to dynamic unwanted changes in this deformation (change in length). On the inner walls of the cells of the HRS 1 a tensile force is exerted when there is an electromagnetic field inside the cells (Lorentz force detuning). This force causes a deformation of the HRS 1 (Change in length). Although the geometric changes due to the two factors described are small, they can cause great problems in view of the high frequency accuracy required.

Erste Messungen an der in dargestellten SHFE haben gezeigt, dass der Koeffizient für die Änderung der Frequenz bei einer gegebenen Änderung des Druckes SR = 230 Hz/mbar beträgt. Er ist damit etwa 7 mal größer als der entsprechende Koeffizient SR = 35 Hz/mbar für eine Struktur mit reinen TESLA-Zellen, d. h. ohne Gunzelle.First measurements at the in SHFEs shown have shown that the coefficient of change of frequency for a given change in pressure is SR = 230 Hz / mbar. It is thus about 7 times larger than the corresponding coefficient SR = 35 Hz / mbar for a structure with pure TESLA cells, ie without Gunzelle.

Der Koeffizient für die Lorentzkraft-Verstimmung wurde mit K = 0.69 Hz/(MV/m)² gemessen. Er ist damit etwa dreimal so groß wie der entsprechende Koeffizient für die TESLA-Zellen K = 0.25 Hz (MV/m)², wobei sich die beiden Werte jeweils auf den Maximalwert der Beschleunigungsfeldstärke beziehen. Diese für die SHFE gemessenen Werte sind unakzeptabel, weil die damit verbundenen Änderungen der Frequenz des Resonators mit dem Hochfrequenz-Regelsystem für die Amplitude und die Phase nicht befriedigend ausgeregelt werden können.The coefficient for the Lorentz force detuning was measured at K = 0.69 Hz / (MV / m) ² . It is thus approximately three times as large as the corresponding coefficient for the TESLA cells K = 0.25 Hz (MV / m) ² , whereby the two values relate in each case to the maximum value of the acceleration field strength. These values measured for the SHFE are unacceptable because the associated changes in the frequency of the resonator with the high frequency control system for the amplitude and the phase can not be satisfactorily compensated.

Eine Betrachtung von bzw. lässt intuitiv vermuten, dass die TESLA-Zellen 4 auf Grund ihrer runden Form von höherer mechanischer Stabilität sind, während die schmale Gunzelle 3 mit den steilen Zellenwänden weit weniger stabil ist. Die ausreichende mechanische Stabilität der TESLA-Zellen 4 kann durch den jahrelangen Betrieb in Beschleunigungsstrukturen in verschiedenen Beschleunigern als bewiesen angesehen werden. Die ebenfalls schmale Chokezelle 2 stellt für sich gesehen kein großes Problem dar, weil die in ihr auftretende Resonanz wesentlich breiter als die Resonanz im eigentlichen Resonator aus den übrigen Zellen ist. Auf Grund der mechanischen Kopplung mit der Gunzelle 3 kann eine Verformung der Chokezelle 2 eine Verformung der Gunzelle 3 nach sich ziehen, wodurch auch eine Stabilisierung der Chokezelle 2 erforderlich ist.A consideration of respectively. intuitively suggests that the TESLA cells 4 due to their round shape are of higher mechanical stability, while the narrow gun cell 3 with the steep cell walls is far less stable. The adequate mechanical stability of the TESLA cells 4 can be considered proven by years of operation in accelerating structures in different accelerators. The also narrow choke cell 2 in itself is not a big problem because the resonance occurring in it is much wider than the resonance in the actual resonator from the other cells. Due to the mechanical coupling with the gun cell 3 may be a deformation of the choke cell 2 a deformation of the Gunzelle 3 drag, which also stabilizes the choke cell 2 is required.

Deshalb müssen die Gun- 3 und die Chokezelle 2 mechanisch verstärkt werden. Eine einfache Verstärkung der Zellenwand der Gunzelle 3 stellt keine Lösung des Problems dar, weil dann die Wärmeableitung ins flüssige Heliumbad nicht mehr voll gewährleistet ist, was zu einer Erwärmung der Innenwände der Zelle und damit zum Übergang der Supraleitung in den normalleitenden Zustand führt (quenching).Therefore, the 3 and the choke cell 2 mechanically strengthened. A simple reinforcement of the cell wall of the gun cell 3 is not a solution to the problem, because then the heat dissipation into the liquid helium bath is no longer fully guaranteed, resulting in a warming of the inner walls of the cell and thus the transition of superconductivity in the normal conducting state (quenching).

Die gefundene Lösung besteht aus einer mechanischen Verstärkung der beiden nebeneinanderliegenden schmalen Zellen, der Gun- 3 und der Chokezelle 2. Die Montage dieser Verstärkung muss schon bei der Erstmontage erfolgen, weil das HRS im Anschluss in den Kühltank 6 eingebaut wird. Ein nachträgliches Verstärken der Zellen nach dem Einschweißen der HRS in den Heliumtank ist nicht zu empfehlen.The solution found consists of a mechanical reinforcement of the two adjacent narrow cells, the gun 3 and the choke cell 2 , The installation of this reinforcement must be done at the first installation, because the HRS in the connection in the cooling tank 6 is installed. Subsequent strengthening of the cells after welding the HRS into the helium tank is not recommended.

Die Zellen (TESLA- 4, Gun- 3 und Chokezelle 2) werden in der Regel durch Tiefziehen hergestellt. Bei der Montage des HRS 1 werden die einzelnen Halbzellen in der Regel getrennt hergestellt und dann verbunden. Diese Verbindung erfolgt in der Regel mittels Elektronenstrahlschweißen.The cells (TESLA 4 , Gun 3 and chokezel le 2 ) are usually produced by deep drawing. When mounting the HRS 1 The individual half-cells are usually prepared separately and then connected. This connection is usually done by electron beam welding.

In ist an der Gunzelle 3 ein Tunerbauteil 8 vorhanden, dessen Lage von außen mechanisch verstellt werden kann, d. h. mit der von außen zugänglichen Justierschraube kann minimaler Druck auf das Tunerbauteil 8 ausgeübt werden, der an die Gunzelle 3 weitergegeben wird und damit eine Justierung der Eigenfrequenz des HRS 1 ermöglicht. Das Tunerbauteil 8 wird erfindungsgemäß durch die Verstärkung 7 ( ) ersetzt.In is at the gun cell 3 a tuner component 8th available, whose position can be adjusted mechanically from the outside, ie with the externally accessible adjustment screw can be minimal pressure on the tuner component 8th be exercised to the gun cell 3 is passed on and thus an adjustment of the natural frequency of the HRS 1 allows. The tuner component 8th is inventively by the gain 7 ( ) replaced.

Die Verstärkung 7 beinhaltet nach ihrem Zusammenbau ( , ) die beiden zwischen der Gun- 3 und der Chokezelle 2 zugefügten Teile, die Kathodenscheibe 7c und die Tunerscheibe 7b, wobei die beiden Halbschalen (7d, 7a) der Gun- und der Chokezelle 2 mit hinzugezählt werden.The reinforcement 7 includes after their assembly ( . ) the two between the 3 and the choke cell 2 added parts, the cathode disk 7c and the tuner disc 7b , where the two half shells ( 7d . 7a ) of the gun and the choke cell 2 to be added with.

Die Kathodenscheibe 7c ( ) wird an der Tunerscheibe 7b und der Halbzelle 7d der Gunzelle 3 befestigt. Die Kathodenscheibe 7c besitzt in Ihrer Mitte einen Durchlass für die Kathode 5 und passt von ihrer Größe direkt in den inneren Durchmesser der Halbzelle 7d der Gunzelle 3. Auf der zur Chokezelle 2 gerichteten Seite sind am äußeren Rand erfindungsgemäß wärmeableitende und stützende Krallen 7e ausgebildet. Diese Krallen 7e füllen den Abstand zur Tunerscheibe 7b aus und gewähren damit eine mechanische Stabilisierung des HRS. Die Chokezelle 2 ist mit entsprechenden Aussparungen 7f zur Kühlung der Gun- und der Chokezelle versehen.The cathode disk 7c ( ) is on the tuner disk 7b and the half cell 7d the gun cell 3 attached. The cathode disk 7c has in its center a passage for the cathode 5 and fits its size directly into the inner diameter of the half-cell 7d the gun cell 3 , On the to choke cell 2 directed side are according to the invention at the outer edge heat dissipating and supporting claws 7e educated. These claws 7e fill the distance to the tuner disc 7b thus providing mechanical stabilization of the HRS. The choke cell 2 is with corresponding recesses 7f provided for cooling the gun and the choke cell.

Das Gegenstück, die Tunerscheibe 7b ( ), wird erfindungsgemäß an ihrem äußeren Rand ebenfalls mit Krallen 7e ausgelegt. Die Tunerscheibe 7b ist mit ihrer mit Krallen 7e versehenden Seite zur Gunzelle 2 gerichtet. Die Tunerscheibe 7b wird auf der anderen Seite mit der Halbschale 7a der Chokezelle 2 verbunden. Der innere Durchmesser der Tunerscheibe 7b ist etwas kleiner als der äußere Durchmesser der Kathodescheibe 7c. Die Tunerscheibe 7b wird ebenfalls mit Aussparungen 7f zur Kühlung der Chokezelle 2 versehen, die in gleichmäßigen Abständen am inneren Umfang der Tunerscheibe 7b angeordnet sind.The counterpart, the tuner disc 7b ( ), according to the invention at its outer edge also with claws 7e designed. The tuner disk 7b is with her with claws 7e providing side to Gunzelle 2 directed. The tuner disk 7b gets on the other side with the half shell 7a the choke cell 2 connected. The inner diameter of the tuner disc 7b is slightly smaller than the outer diameter of the cathode disk 7c , The tuner disk 7b also comes with cutouts 7f for cooling the choke cell 2 provided at even intervals on the inner circumference of the tuner disk 7b are arranged.

Für eine Umspülung der beiden Zellen mit dem Kühlmaterial ist es notwendig, dass die beiden ergänzten Bauteile 7b und 7c mit seitlichen Aussparungen 7f ausgeführt werden, die jeweils versetzt in die beiden Bauteile passen. Im vorliegenden Beispiel sind acht Aussparungen 7f und acht Krallen 7e vorgesehen, wobei die Anzahl variieren kann.For a flushing of the two cells with the cooling material, it is necessary that the two supplemented components 7b and 7c with side recesses 7f be executed, each offset in the two components fit. In this example, there are eight slots 7f and eight claws 7e provided, the number may vary.

Die vorgeschlagene Verstärkung 7 ermöglicht durch ihre spezielle Struktur der zugefügten bzw. veränderten Bauteile weiterhin den erforderlichen guten Zutritt des flüssigen Heliums zu den Wänden der beiden Zellen, das heißt, der Kühleffektivität wird nicht vermindert.The proposed reinforcement 7 allows by their special structure of the added or modified components continue the required good access of the liquid helium to the walls of the two cells, that is, the cooling efficiency is not reduced.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist, dass die Aussparungen 7f in den Teilen 7b und 7c so gewählt sind, dass für das Verbinden der Teile die Bereiche während der Montage zugänglich sind. Weiterhin passen die Krallen 7e der Kathodenscheibe 7c durch ihre nach außen verjüngte und abgewinkelte Form optimal in den inneren Durchmesser der Tunerscheibe 7b. In der Regel erfolgt die Verbindung der Teile durch Elektronenstrahlschweißen, deshalb sind in der sinnvolle Schweißstellen angegeben.Another advantage of the proposed solution is that the recesses 7f in the parts 7b and 7c are selected so that the areas are accessible during assembly for joining the parts. Furthermore, the claws fit 7e the cathode disk 7c through its outwardly tapered and angled shape optimally in the inner diameter of the tuner disc 7b , In general, the connection of the parts by electron beam welding, therefore, are in the reasonable welds indicated.

Es ist sinnvoll, dass die ergänzten Teile, die Tunerscheibe 7b und die Kathodenscheibe 7c aus dem gleichen Material wie die Zellen des HRS 1 oder aus einem Material bestehen, das in etwa den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten im entsprechenden Temperaturbereich wie das Material der Zellen des HRS 1 hat. Der Hintergrund ist der, dass für die supraleitenden Zellen ein hochwertigeres Material verwendet werden muss, um den supraleitenden Effekt zu erhalten.It makes sense that the supplemented parts, the tuner disc 7b and the cathode disk 7c from the same material as the cells of the HRS 1 or consist of a material which has approximately the same coefficient of thermal expansion in the corresponding temperature range as the material of the cells of the HRS 1 Has. The background is that for the superconducting cells a higher quality material has to be used to obtain the superconducting effect.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Resonanzsystem, HRSResonant system HRS
22: ChokezelleChokezelle
33: GunzelleGunzelle
44: weitere Zellen (hier TESLA-Zellen, die nicht verstärkt werden)Further Cells (here TESLA cells that are not amplified)
55: Öffnung für KathodeOpening for cathode
66: Kühltankwater cooler
77: erfindungsgemäß veränderte oder ergänzte Elementemodified or according to the invention supplemented elements
7a7a: Halbschale der Chokezellehalf shell the choke cell
7b7b: Tunerscheibetuner disc
7c7c: Kathodenscheibecathode disk
7d7d: Halbschale der Gunzellehalf shell the gun cell
7e7e: Krallen an der Kathoden- und der Tunerscheibeclaw at the cathode and the tuner disk
7f7f: Aussparungenrecesses
7g7g: sinnvolle Schweißstellenmeaningful welds
88th: Tunerteil – Stand der TechnikTuner part - Stand of the technique
99: Schweißstellenwelds

Claims

A high-frequency photoelectron source with a superconducting cavity system, comprising a cathode, a choke cell preventing the escape of high-frequency energy from a region of the cavity system ( 2 ) and one with this in one direction of an electron beam connected gun cell ( 3 ) as a first cavity cell, to which further cavity cells ( 4 ), characterized in that between choke and Gunzelle ( 2 . 3 ) a mechanical reinforcement arrangement ( 7 ) is provided for stabilizing the natural frequency of the cavity resonator system, consisting of tuner disc ( 7b ) and cathode disk ( 7c ), these with recesses ( 7f ) and with heat-dissipating, on the cells supporting claws ( 7e ) are executed, so that a flushing of the amplifier arrangement is ensured with a coolant.

A high frequency photoelectron source according to claim 1, characterized in that further cavity cells are reinforced.

High-frequency photoelectron source according to claim 1, characterized in that parts of the amplifier arrangement ( 7 ) consist of the same material as the choke or gun cell.

High-frequency photoelectron source according to claim 1, characterized in that parts of the amplifier arrangement ( 7 ) consist of a material which has the same coefficient of thermal expansion as the material of the choke or Gunzelle in the temperature range considered.