DE102010060815A1 - Koppelvorrichtung zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung an einen Hohlraum-Resonator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung (18) zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung für Hochfrequenzwellen an einen mindestens eine Zelle (12) aufweisenden Hohlraumresonator (14), insbesondere supraleitenden Hohlraumresonator, zum Beschleunigen von geladenen Teilchen entlang einer Teilchenstrahlachse (28), wobei die Koppelvorrichtung (18) als Koaxial-Koppelvorrichtung (20) mit einer im Wesentlichen koaxial zur Teilchenstrahlachse (28) ausgerichteten rohrförmigen Antenneneinrichtung (38) mit einer Antennenstruktur (40) ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass die Antenneneinrichtung (38) einen Choke-Filter (44) aufweist, durch den die externe Güte der Koppelvorrichtung (18) zwischen zumindest zwei vorbestimmbaren Werten variierbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Beschleunigereinrichtung (10) mit Hochfrequenz-Hohlraumresonator (14) und Koaxial-Koppelvorrichtung (20).

Description

• Die Erfindung richtet sich auf eine Koppelvorrichtung zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung für Hochfrequenzwellen an einen mindestens eine Zelle aufweisenden Hohlraumresonator, insbesondere supraleitenden Hohlraumresonator, zum Beschleunigen von geladenen Teilchen entlang einer Teilchenstrahlachse, wobei die Koppelvorrichtung als Koaxial-Koppelvorrichtung mit einer im Wesentlichen koaxial zur Teilchenstrahlachse ausgerichteten rohrförmigen Antenneneinrichtung mit einer Antennenstruktur ausgebildet ist. Die Erfindung richtet sich weiterhin auf eine Beschleunigereinrichtung mit einem mindestens eine Zelle aufweisenden Hochfrequenz-Hohlraumresonator, insbesondere supraleitenden Hohlraumresonator.
• Stand der Technik
• Eine Koaxial-Koppelvorrichtung für einen supraleitenden Hohlraumresonator (engl.: „cavity resonator” oder kurz „cavity”) ist zum Beispiel aus dem Artikel: P. Kneisel and J. Sekutowicz „Update an coaxial coupling scheme for International Linear Collider-type cavities" Phys. Rev. ST Accel. Beams 13, 022001 (2010) bekannt, bei der eine rohrförmige Antenneneinrichtung koaxial zur Teilchenstrahlachse ausgebildet ist.
• Neben einer solchen Koaxial-Koppelvorrichtung gibt es auch herkömmliche Koppelvorrichtungen ohne eine koaxial zur Teilchenstrahlachse ausgebildete Antenneneinrichtung. Eine solche Koppelvorrichtung ist zum Beispiel aus der Patentanmeldung WO 93/13569 bekannt, deren Antenneneinrichtung in einem vom Hohlraumresonator bzw. Strahlrohr abgehenden Arm angeordnet ist und eine Längsachse (die sogenannte Koppelachse) aufweist, die mit der Teilchenstrahlachse einen rechten Winkel bildet.
• Bei den bekannten Koaxial-Koppelvorrichtungen wird die externe Güte dieser Koppelvorrichtung fest auf den Strahlbetrieb optimiert. Die Kopplung wird hier über die Eindringtiefe der Antenne eingestellt. Die externe Güte (Q_ext) wird im Vergleich zur unbelasteten Güte (Q₀) um mehrere Zehnerpotenzen verkleinert (z. B. Q_ext = 10⁶ bei Q₀ = 10¹⁰). Dadurch ist die Koaxial-Koppelvorrichtung im reinen Hochfrequenzbetrieb (HF-Betrieb), also ohne vorhandenen Teilchenstrahl, stark fehlangepasst. Das führt zu Problemen in der Kommissionierungsphase, der Konditionierprozess wird dabei zum Beispiel verlangsamt.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Koppelvorrichtung zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung an einen Hohlramuresonator beziehungsweise eine entsprechende Beschleunigereinrichtung mit Hohlraumresonator und Koppelvorrichtung bereitzustellen, deren Koppeleigenschaften an verschiedene Betriebsarten anpassbar sind.
• Offenbarung der Erfindung
• Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Koppelvorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine Beschleunigereinrichtung gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Antenneneinrichtung der Koppelvorrichtung weist mindestens einen umschaltbaren Choke-Filter auf, durch den die externe Güte der Koppelvorrichtung zwischen zumindest zwei vorbestimmbaren Werten variierbar ist. Diese unterschiedlichen Werte (Gütefaktoren) optimieren die Koppelvorrichtung insbesondere auf zugeordnete Betriebsarten des Hohlraumresonators. Bevorzugt umfasst die Gruppe der Betriebsarten die Betriebsart „Strahlbetrieb” und die Betriebsart „reiner Hochfrequenzbetrieb” (HF-Betrieb) ohne Teilchenstrahl. Somit gibt es zumindest eine erste Choke-Filter-Einstellung (zum Beispiel Choke-Filter an) und eine zweite Choke-Filter-Einstellung (entsprechend Choke-Filter aus). Die Kopplung wird bei der Koppelvorrichtung mit der ersten Choke-Filter-Einstellung über die Eindringtiefe der Antenneneinrichtung eingestellt. Die externe Güte wird bei der ersten Choke-Filter-Einstellung im Vergleich zur unbelasteten Güte um mehrere Zehnerpotenzen verkleinert (z. B. Q_ext = 10⁶ bei Q₀ = 10¹⁰). Für die zweite Betriebsart (oder weitere Betriebsarten) kann die externe Güte Q_ext auf einen anderen Wert umgeschaltet werden.
• Die Koppelvorrichtung kann in einem Ersatzschaltbild als Transformator verstanden werden. Über die einen Primärkreis dieses Transformators bildenden Hochfrequenzkomponenten (HF-komponenten), nämlich die Hochfrequenzquelle, insbesondere Klystron, und die Speiseleitung, wird Hochfrequenzleistung eingespeist. Diese Hochfrequenzleistung wird über die Antenneneinrichtung der Koppelvorrichtung den einen Sekundärkreis bildenden Komponenten, nämlich dem Hohlraumresonator und ggf. den Teilchen des Teilchenstrahls, zugeführt. Der Choke-Filter ist ein Band-Filter mit variabler beziehungsweise umschaltbarer Mittenfrequenz.
• Der entsprechende Hohlraumresonator mit seinen in Strahlrichtung linear hintereinander angeordneten Zellen wird in Beschleunigereinrichtungen zum Beschleunigen geladener Teilchen wie zum Beispiel Elektronen, Positronen, Ionen, etc. genutzt. Derartige Beschleunigertypen sind unter anderem das Synchrotron und der Speicherring. Die supraleitenden Hochfrequenz-Resonatoren von Beschleunigervorrichtungen weisen im supraleitenden Zustand einen sehr kleinen Oberflächenwiderstand auf. Für Resonatoren aus hochreinem Niobium bewegt er sich in einer Größenordnung von 10 nΩ. Dieser geringe Oberflächenwiderstand bedingt eine sehr hohe Güte und damit einen sehr geringen Verlust der eingekoppelten HF-Leistung. Die HF-Leistung wird daher sehr effizient auf den Teilchenstrahl übertragen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Choke-Filter mindestens eine Kammer zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, vorzugsweise von flüssigem Stickstoff (LN2: liquid Nitrogen), und ein Choke-Filter-Fenster aus dielektrischem Material aufweist. Die Kammer und das Fenster sind in der Antenneneinrichtung ausgebildet. Das dielektrische Material des Choke-Filter-Fensters ist vorzugsweise eine Keramik wie zum Beispiel Aluminiumoxid. Beide Komponenten des Choke-Filters, also das dielektrische Material des Choke-Fensters und das flüssige Medium in der Kammer sind im Wesentlichen transparent für die verwendete Hochfrequenzwelle. Zusammen mit der Kammerwand des Choke-Filters bilden sie ein LC-Glied, beziehungsweise einen Schwingkreis. Über das Medium lässt sich die Frequenz des Choke-Filters abstimmen. Die Mittenfrequenzen liegen für die typischen Anwendungen beispielsweise im Bereich von etwa 1 bis 3 GHz.
• Vorzugsweise ist das flüssige Medium flüssiger Stickstoff. Die externe Güte (der externe Gütefaktor) Q_ext kann für entsprechende Frequenzen mit einem derartigen Choke-Filter durch Befüllen der Kammer mit flüssigem Stickstoff LN₂ in diesem Frequenzbereich auf Q_ext ≥ 10⁵ eingestellt werden und mit gasförmigen Stickstoff N₂ auf Q_ext im Bereich von 10³ umgeschaltet werden.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Koppelvorrichtung eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der Mittenfrequenz des Choke-Filters aufweist. Bei entsprechend gewählter Frequenz der Hochfrequenzwelle im abstimmbaren Bereich des Choke-Filters kann durch das Umschalten mittels Umschalteinrichtung somit auch der Wert der externen Güte Q_ext für diese Frequenz umgeschaltet werden. Die Umschalteinrichtung ist somit auch eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der externen Güte.
• Weist der Choke-Filter Kammer und Choke-Filter-Fenster auf, so ist bevorzugt vorgesehen, dass die Umschalteinrichtung eine Einrichtung zum Befüllen der Kammer mit dem flüssigen Medium und/oder zum Entleeren der Kammer ist. Das Flüssige Medium ist dabei – wie bereits erwähnt – bevorzugt flüssiger Stickstoff. Das Befüllen und Entleeren ist dabei bevorzugt ein automatisiertes Befüllen und/oder Entleeren.
• Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, dass die Umschalteinrichtung gleichzeitig Temperier-Einrichtung zum Temperieren der Antenneneinrichtung ist. Handelt es sich bei dem Hohlraumresonator um einen Hohlraumresonator, der der Kühlung bedarf, wie zum Beispiel einem supraleitenden Hohlraumresonator, so wird durch Befüllen der Kammer mit einem flüssigen Medium, das gleichzeitig als Kühlmittel dient, der Temperaturgradient zwischen Koppelvorrichtung und Hohlraumresonator verringert.
• Insbesondere ist die Antennenstruktur ebenfalls rohrförmig ausgebildet und besteht aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer. Prinzipiell ist diese Art von Antennenstruktur für Koaxial-Koppelvorrichtungen bekannt und daher einfach realisierbar.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Choke-Filter die Antennenstruktur in zumindest einem Axialabschnitt der Antenneneinrichtung umfänglich umgibt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Koppelvorrichtung einen speiseleitungsseitigen Hochfrequenz-Leitungspfad ausbildet, der quer, insbesondere senkrecht, auf die Längsachse der Koppelvorrichtung zuläuft. An diesen Hochfrequenz-Leitungspfad kann eine Hochfrequenz-Speiseleitung angeschlossen werden, die ihrerseits an ein Klystron oder eine andere Hochfrequenzquelle anschließbar ist.
• Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beschleunigereinrichtung mit einem mindestens eine Zelle aufweisenden Hochfrequenz-Hohlraumresonator, insbesondere supraleitendem Hohlraumresonator, und mit einer vorgenannten Koppelvorrichtung. Wahlweise ist die Koppelvorrichtung lösbar oder permanent mit der Zelle oder einer der Zellen verbunden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlraumresonator mittels der Koppelvorrichtung an eine weitere Komponente, insbesondere ein Strahlrohr, der Beschleunigereinrichtung angeschlossen ist.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur in einer schematischen Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer Beschleunigereinrichtung mit einem Hohlraumresonator, einem Strahlrohr und einer Koppelvorrichtung zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung für Hochfrequenzwellen an den Hohlraumresonator.
• AUSFÜHRUNGSFORM(EN) DER ERFINDUNG
• Die Fig. zeigt einen Ausschnitt einer Beschleunigereinrichtung 10 mit einer Zelle 12 eines Hohlraumresonators 14 (auch als Kavität bezeichnet), einem Strahlrohr 16 und einer Koppelvorrichtung 18 zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung für Hochfrequenzwellen (nicht gezeigt) an den Hohlraumresonator 14. Die konkrete Ausführung der Verbindungsstellen zwischen dem Hohlraumresonator 14, dem Strahlrohr 16 und der Speiseleitung mit der Koppelvorrichtung 18 sind nicht explizit dargestellt.
• Die Koppelvorrichtung 18 ist als Koaxial-Koppelvorrichtung 20 mit einem im Wesentlichen T-förmigen Aufbau ausgebildet, wobei diese Koaxial-Koppelvorrichtung 20 einen im Wesentlichen linearen Vakuum-Teil 22 aufweist, an dessen einem Ende 24 der Hohlraumresonator 14 und an dessen dem einen Ende 24 gegenüberliegenden Ende 26 das Strahlrohr 16 oder wahlweise eine andere Vakuumkomponente der Beschleunigereinrichtung 10 angeschlossen ist. Dieser Teil 22 entspricht dem horizontal verlaufenden Teil der T-Form. Durch diesen Vakuum-Teil 22 verläuft eine Teilchenstrahlachse 28 der zu beschleunigenden geladenen Teilchen. Diese Teilchen sind bevorzugt Elektronen. Im Vakuum-Teil 22 herrscht – wie auch im Hohlraumresonator 14 und dem Strahlrohr 16 – während des Betriebs der Beschleunigereinrichtung 10 ein Ultrahochvakuum mit einem Druck im Bereich von etwa 10^–7 ... 10^–12 hPa.
• Von einem Mittelabschnitt des Vakuum-Teils 22 geht ein Hochfrequenz-Einleitungsteil 30 ab, der zu der nicht gezeigten Speiseleitung führt. Die Speiseleitung ist dabei in Richtung des Pfeils 32 angeordnet. Dieser Hochfrequenz-Einleitungsteil 30 der Koppelvorrichtung 18 entspricht dem vertikal verlaufenden Basisteil der T-Form. In diesem Hochfrequenz-Einleitungsteil 30 befindet sich ein Hochfrequenz-Leitungspfad 34 und ein Vakuum-Fenster (nicht gezeigt), das das Ultrahochvakuum im Vakuum-Teil 22 von dem in der Speiseleitung herrschenden Atmosphärendruck trennt. Die Koppelvorrichtung 18 weist ein Gehäuse 36 auf, das zumindest im Vakuum-Teil 22 bevorzugt aus verkupfertem Edelstahl gefertigt ist.
• Im Vakuum-Teil 22 befindet sich innerhalb des Gehäuses 36 eine koaxial zur Teilchenstrahlachse 28 ausgerichtete rohrförmige Antenneneinrichtung 38 mit einer ebenfalls rohrförmigen Antennenstruktur 40 aus Kupfer, die in zumindest einem Axialabschnitt 42 von einem Choke-Filter 44 umgeben ist. In einem resonatorseitigen Endabschnitt der rohrförmigen Antenneneinrichtung 38 beziehungsweise Antennenstruktur 40 weist diese Antennenstruktur 40 einen größeren Innenradius auf, als bei dem restlichen Teil dieser Antennenstruktur 40.
• Der Choke-Filter 44 weist eine Kammer 46 zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, vorzugsweise von flüssigem Stickstoff (LN2), und ein Choke-Filter-Fenster 48 aus dielektrischem Material, bevorzugt einer Keramik wie zum Beispiel Aluminiumoxid auf. Das Choke-Filter-Fenster 48 schließt sich seinerseits am Außenumfang der Kammer 46 an.
• Die Kammer 46 ist über ein Leitungssystem 50 mit einer Einrichtung 52 zum Befüllen der Kammer 46 mit dem flüssigen Medium und/oder zum Entleeren der Kammer 46 (also dem Befüllen mit Gas, insbesondere gasförmigem Stickstoff) leitungstechnisch verbunden. Die Leitungen des Leitungssystems 50 sind durch den Hochfrequenz-Einleitungsteil 30 und einen vom Einleitungsteil 30 seitlich abgehenden Anschlussteil 54 geführt. Der Anschlussteil 54 hat eine auf die Wellenlänge der Hochfrequenzwellen abgestimmte Länge von einem Viertel der Wellenlänge λ/4 (Doppelpfeil 56) um Reflexionen der hochfrequenten Wellen am Ende des Anschlussteils 54 zu vermeiden.
• Es ergibt sich folgende Funktion der Koppelvorrichtung 18 beziehungsweise der Beschleunigereinrichtung 10 mit Hohlraumresonator 14 und Koppelvorrichtung 18:
  Mittels der Einrichtung 52 zum Befüllen/Entleeren der Kammer 46 des Choke-Filters mit flüssigem Medium kann die externe Güte der Koppelvorrichtung 18 zwischen zumindest zwei vorbestimmbaren Werten (Gütefaktoren) variierbar ist. Diese unterschiedlichen Werte optimieren die Koppelvorrichtung 18 insbesondere auf zugeordnete Betriebsarten des Hohlraumresonators 14. Bevorzugt umfasst die Gruppe der Betriebsarten die Betriebsart „Strahlbetrieb” und die Betriebsart „reiner Hochfrequenzbetrieb” (HF-Betrieb) des Hohlraumresonators 14 ohne Teilchenstrahl. Somit gibt es zumindest eine erste Choke-Filter-Einstellung und eine zweite Choke-Filter-Einstellung. Die Kopplung wird bei der Koppelvorrichtung mit der ersten Choke-Filter-Einstellung über die Eindringtiefe der Antenneneinrichtung 38 eingestellt. Die externe Güte Q_ext wird durch Befüllen der Kammer 46 mit flüssigem Stickstoff im Vergleich zur externen Güte bei mit gasförmigem Stickstoff oder Luft befüllter Kammer 46 um mehrere Zehnerpotenzen verkleinert (z. B. Q_ext = 10⁶ bei Q₀ = 10¹⁰). Durch Entleeren der Kammer 46, also einem Befüllen der Kammer 46 mit Gas, kann die externe Güte Q_ext anders eingestellt werden, insbesondere erhöht werden. Ist ein Choke-Filter 44 mit mehreren Kammern 46 beziehungsweise mehrere Choke-Filter 44 vorgesehen, so ergeben sich mehrere Umschalt-Möglichkeiten. Die Einrichtung 52 zum Befüllen/Entleeren der Kammer(n) 46 ist somit eine Umschalteinrichtung 58.
• Handelt es sich bei dem flüssigen Medium um flüssigen Stickstoff, so wird die Antenneneinrichtung 38 gleichzeitig gekühlt. Bei einem supraleitenden Hohlraumresonator, der einer Kühlung bedarf, kann die Verbindung zwischen Koppelvorrichtung 18 und Hohlraumresonator besonders kompakt realisiert werden, da die Antenneneinrichtung 38 in etwa auf die Siedetemperatur von Stickstoff bei 77 K gekühlt wird.
• Der Lösungsansatz bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht somit darin, durch den Choke-Filter 44, der wahlweise mit flüssigem oder mit gasförmigem Stickstoff gefüllt ist, zwei verschiedene externe Güten Q_ext zu ermöglichen. So kann die Kammer 46 des Choke-Filters 44 zum Beispiel für den Strahlbetrieb mit gasförmigem Stickstoff gefüllt und dadurch auf nicht resonant gestellt werden. Über die Eindringtiefe der Antennenstruktur 40 wird die gewünschte überkritische Kopplung eingestellt. Im Kommissionier-Betrieb wird die Kammer 46 des Choke-Filters 44 mit flüssigem Stickstoff gefüllt, um im Grundmode resonant zu sein. Dadurch wird die Kopplung verringert und die externe Güte erhöht. Die Anpassung der Koppelvorrichtung 18 (des Kopplers) wird für den Kommissionier-Betrieb verbessert. Da der Choke-Filter 44 in Resonanz mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist, wird gleichzeitig eine optimale Kühlung gewährleistet.
• Eine weitere Anwendung der Choke-belasteten Kopplung besteht in der HOM- und Grundmode-Kopplung über nur eine Antennenstruktur 40. Hier wird die Kopplung nicht über das Füllmedium des Choke-Filters variiert.
• Die Resonanz des Choke-Filters 44 wird vielmehr auf den Grundmode eingestellt. Über die Eindringtiefe der Antennenstruktur 40 wird die Koppelvorrichtung 18 auf stark überkritisch eingestellt, so wie es für die HOM-Kopplung (HOM: Higher Order Mode) erforderlich ist. Da die Resonanz des Choke-Filters 44 nicht auf die Frequenz der HOMs eingestellt ist, wird die Kopplung der HOMs nicht durch den Choke-Filter 44 beeinflusst. Die externe Güte Q_ext beträgt für die HOMs beispielsweise Q_ext = 10⁴ bei Q₀ = 10¹⁰. Im Grundmode ist der Choke-Filter 44 resonant, die externe Güte Q_ext der Koppelvorrichtung im Grundmode wird also erhöht so wie es für den Strahlbetrieb erforderlich ist (z. B. Q_ext = 10⁶).

  Ohne Choke-Filter		Mit Choke-Filter
  Frequenz [MHz]	Externe Güte	Frequenz [MHz]	Externe Güte
  1494.14	8. 7E + 02	1493.09	5. 2E + 05
  1891.24	1. 0E + 02	1870.48	2. 1E + 02
  1891.05	1. 0E + 02	1870.30	2. 1E + 02
  2141.24	9. 2E + 02	2142.92	4. 7E + 02
  2141.43	9. 2E + 02	2142.74	4. 6E + 02
  2538.49	3. 0E + 06	2538.50	1. 7E + 06
  2539.83	3. 0E + 06	2539.84	1. 8E + 06
  2602.18	2. 8E + 02	2601.46	3. 9E + 02
  		2795.82	1. 7E + 10

  Tabelle 1
• Die Tabelle 1 gibt die Werte der externen Güte einer Koppelvorrichtung 18 mit Choke-Filter 44, dessen Kammer 46 mit flüssigem Stickstoff LN2 gefüllt ist, im Vergleich zu einer vergleichbaren Koppelvorrichtung ohne Choke-Filter an.
• Die Werte der vergleichbaren Koppelvorrichtung ohne Choke-Filter entsprechen im Wesentlichen den Werten einer Koppelvorrichtung 18 mit Choke-Filter, dessen Kammer 46 lediglich mit Gas gefüllt ist. Die entsprechenden Werte beziehen sich konkret auf eine HOM-Kopplung (Kopplung von Moden höherer Ordnung als der Grundmode).
• Bezugszeichenliste

10

Beschleunigereinrichtung

12

Zelle

14

Hohlraumresonator

16

Strahlrohr

18

Koppelvorrichtung

20

Koaxial-Koppelvorrichtung

22

Vakuum-Teil

24

Ende

26

Ende

28

Teilchenstrahlachse

30

Einleitungsteil

32

Pfeil

34

Hochfrequenz-Leitungspfad

36

Gehäuse

38

Antenneneinrichtung

40

Antennenstruktur

42

Axialabschnitt

44

Choke-Filter

46

Kammer

48

Choke-Filter-Fenster

50

Leitungssystem

52

Befüllungseinrichtung

54

Anschlussteil

56

Doppelpfeil

58

Umschalteinrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 93/13569 [0003]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• P. Kneisel and J. Sekutowicz „Update an coaxial coupling scheme for International Linear Collider-type cavities” Phys. Rev. ST Accel. Beams 13, 022001 (2010) [0002]

Claims (10)

1. Koppelvorrichtung (18) zum Ankoppeln einer Hohlleiter-Speiseleitung für Hochfrequenzwellen an einen mindestens eine Zelle (12) aufweisenden Hohlraumresonator (14), insbesondere supraleitenden Hohlraumresonator, zum Beschleunigen von geladenen Teilchen entlang einer Teilchenstrahlachse (28), wobei die Koppelvorrichtung (18) als Koaxial-Koppelvorrichtung (20) mit einer im Wesentlichen koaxial zur Teilchenstrahlachse (28) ausgerichteten rohrförmigen Antenneneinrichtung (38) mit einer Antennenstruktur (40) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinrichtung (38) einen Choke-Filter (44) aufweist, durch den die externe Güte der Koppelvorrichtung (18) zwischen zumindest zwei vorbestimmbaren Werten variierbar ist.
2. Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Choke-Filter mindestens eine Kammer (46) zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, vorzugsweise von flüssigem Stickstoff (LN2), und ein Choke-Filter-Fenster (48) aus dielektrischem Material aufweist.
3. Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung (58) zum Umschalten der Mittenfrequenz des Choke-Filters (44).
4. Koppelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (58) eine Einrichtung (52) zum Befüllen der Kammer (46) mit dem flüssigen Medium und/oder zum Entleeren der Kammer (46) ist.
5. Koppelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (58) gleichzeitig Temperier-Einrichtung zum Temperieren der Antenneneinrichtung (38) ist.
6. Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstruktur (40) ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist und aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, besteht.
7. Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Choke-Filter (44) die Antennenstruktur (40) in zumindest einem Axialabschnitt (42) der Antenneneinrichtung (38) umfänglich umgibt.
8. Koppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen speiseleitungsseitigen Hochfrequenz-Leitungspfad (34), der quer, insbesondere senkrecht, auf die Längsachse der Koppelvorrichtung (18) zuläuft.
9. Beschleunigereinrichtung (10) mit einem mindestens eine Zelle (12) aufweisenden Hochfrequenz-Hohlraumresonator (14), insbesondere supraleitenden Hohlraumresonator, gekennzeichnet durch eine als Koaxial-Koppelvorrichtung (20) ausgebildete Koppelvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Beschleunigereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenz-Hohlraumresonator (14) mittels der Koppelvorrichtung (18) an eine weitere Komponente, insbesondere ein Strahlrohr (16), der Beschleunigereinrichtung (10) angeschlossen ist.

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