Weihnachtsfeier

Liebe Pensionäre es ist bald wieder so weit!

Am
Dienstag dem 10.12.2019
findet unsere Weihnachtsfeier statt

Örtlichkeiten:

 Programm:

• 15:00 Uhr: Treffen in unserer Kaffeeküche in der 3. Etage
• 15:43 Uhr: Start zur XFEL-Tour von Geb. 30b aus
• 17:30 Uhr: Ende XFEL-Tour, Spaziergang zu Geb. 48e
• 18:00 Uhr: Essen, trinken, snacken

Essen: Kassler, Kartoffelgratin, Krautsalat & Remoulade von Schlachtermeister Radbruch

Trinken: Rotwein, Bier, Fritz-Cola, Limonade, Wasser

Sonderwünsche können von unseren verehrten Pensionären geäußert werden und werden nach Möglichkeit auch erfüllt (E-Mail an Michael)



Folgende Pensionäre haben bereits zugesagt:

• P.H.
• A.R. 
• P.N. 
• R.W. 
• K.R. 
• A.S. 
• E.S. 
• H.M.

Bekommt PETRA-III ein Harmonischen-HF-System?

Bei PETRA-IV werden die Bunche extrem kurz sein, so dass der daraus resultierende Spitzenstrahlstrom bis zu 1300 A betragen wird. Zum Vergleich: Bei PETRA-III beträgt der Spitzenstrahlstrom 205 A. Die hohe Bunch-Ladungsdichte reduziert die Bunch-Lebensdauer stark und ist auch gefährlich für diverse Maschinenkomponenten (Strahlstommonitore, Vakuum-Schiebestücke, Cavities). Sie lässt sich reduzieren wenn man die Bunche longitudinal streckt. Dafür setzt man sogenannte Harmonischen-HF-Systeme ein, die bei einer vielfachen der Beschleunigungsfrequenz betrieben werden. Durch die Überlagerung der beiden Frequenzen "sieht" der umlaufende Bunch dann ein flaches Beschleunigungsspannungs-Plateau anstatt einer steilen Beschleunigungsspannungs-Flanke und seine Ladung verteilt sich über einen längeren Bereich.

Das es bei DESY keine Erfahrung mit dem Betrieb von Harmonischen-HF-Systemen (mehr) gibt und man schon mit PETRA-III einiges für PETRA-IV lernen könnte, kam der Wunsch auf, in PETRA-III ein Harmonischen-HF-Systeme für Studienzwecke aufzubauen. Alle wesentlichen Komponenten dafür (Cavities, Klystron, Zirkulator, Hohlleiter) sind vorhanden. Es wären lediglich noch der Beschluss und einiges an Arbeitskraft erforderlich um die Sache in die Tat umzusetzen.
Es gibt da allerdings noch einen Show-Stopper. Die HOM-Impedanz der vorhandenen 1-GHz 6-Zeller ist zu hoch. Sie müsste durch HOM-Dämpfungsmaßnahmen im Frequenzbereich 1525 .. 1550 MHz um den Faktor 100 reduziert werden.

 

Erste Untersuchungen zur HOM-Dämpfung wurden durchgeführt. Ob sie Erfolg haben werden ist noch nicht abzusehen. 

FERRITE Hohlleiter-Absorber kommen ans Ende ihrer Lebenszeit

Nach über 20 Jahren zuverlassigem Betrieb kommen unsere 100 kW / 500 MHz FERRITE Hohlleiter-Absorber offensichtlich ans Ende ihrer Lebenszeit. Es häufen sich Kühlwasserleckagen. Bisher ist etwa 1/4 des Bestandes durch Wasserleckagen ausgefallen. Die Leckagen treten fast immer an derselben Stelle auf. Bisherige Untersuchungen lassen auf Ausspülungen aufgrund zu hoher Wasserfließgeschwindigkeit schließen. Einige Absorber konnten bereits erfolgreich mit Epoxidharz gedichtet werden. Ob die Absorber soweit aufgearbeitet werden können, dass sie mindestens weitere 10 Jahre zuverlässig betrieben werden können, wird gegenwärtig geprüft.

 

PETRA-IV

Seit Herbst 2018 wird am "Conceptual Design Report" CDR für PETRA-IV gearbeitet. Jetzt ist er nahezu fertig. Die HF-Systeme von PETRA-IV werden mit denen von DORIS-III, HERA oder PETRA-III nicht mehr viel gemein haben. Anstatt Klystron-Sender wird es Transistor-Sender geben. Anstatt 5- oder 7-zelliger Cavities wird es 1-zellige HOM gedämpfte Cavities geben. Es wird nicht mehr ein Sender mehrere Cavites speisen, sondern jeder Sender nur ein Cavity. Die Frequenz bleibt bei 500 MHz aber es kommen 1,5 GHz der Harmonischen-Systeme hinzu.

Es wird bei PETRA-IV 24 500 MHz HF-Sub-Systeme und 24 1,5 GHz HF-Sub-Systeme geben. Diese werden zu 6 HF-Systemen gruppiert. Jedes HF-System besteht aus vier 500 MHz / 110 kW Transistorverstärkern, vier HOM gedämpften 500 MHz Cavities, vier 1,5 GHz / 10 kW Transistorverstärkern und 4 HOM gedämpften 1,5 MHz Cavities. 

Alle HF-Systeme werden in einer neuen Halle, die zwischen die bestehenden PETRA-Süd-Senderhallen gebaut wird, untergebracht. Die Halle wird zum Teil über dem PETRA-Tunnel stehen, so dass die Speisung der Cavities durch die Tunneldecke erfolgen kann.

Betriebsausflug

Streckenverlauf der Rad-Tour

Auf dem Kontorhaus Dockland (Fischereihafen)

Päuschen am Fischmarkt

Päuschen auf Entenwerder

Ziel: Kaltehofe

Modulator-Röhre des Testsenders oszilliert

Am Testsender wurde das Thales-Klystron gegen ein ausgesondertes Philips-Klystron ausgetauscht. Da zum Betrieb des Teststandes (CaTs) nicht mehr als ca. 300 kW HF-Leistung erforderlich ist, sollte es nur mit 50 kV Kathodenspannung betrieben werden. Dazu musste eine Anzapfung an den Hochspannungs-Widerstandstonnen verändert werden. Anschließend kam es beim Hochlaufen der HV, bei etwa 12 kV, zu zunächst unerklärlichen Interlockauslösungen wie: "Modulatorerde nicht aufgelegt" und "Modulatorheizstrom zu gering". 


Das Rätsel war gelöst, nachdem wir mit Antenne und Spektrumanalysator gemessen hatten was da so aus dem Modulatorraum kommt.

Messung mit Antenne und Spektrumanalysator durch das Fenster in den Modulatorraum hinein

Bei etwa 12 kV Kathodenspannung sind 12 MHz inkl. einiger Oberwellen zu messen

Die Ferritringe über Kathoden- und Heizungsanschlusskabel erinnern daran, dass der Modulator nicht zum ersten Mal oszilliert.

Eine Analyse der Modulator-Instabilität wurde begonnen, jedoch leider nicht zu Ende geführt. Statt dessen wurde pragmatisch einfach ein dicker Kondensator direkt in den Röhrensockel zwischen Kathode und Gitter eingebaut. Damit war das Problem zwar nicht wirklich gelöst aber die Oszillationen treten nicht mehr auf.

Überraschender Zufallsfund

Nachdem an einem Ferrite Hohlleiterabsorber im PETRA-Tunnel ein Wasserleck aufgetreten war, haben wir sukzessive alle Absorber zur Inspektion ausgetauscht.  Dabei machten wir einen überraschenden Zufallsfund. Zunächst fielen nur die Überschlagsspuren im Hohlleiter auf. Als dann Ferritstückchen aus dem Hohlleiterabsorber rieselten, war die Ursache für die Überschlagsspuren im Hohlleiter klar. Aber warum hatte es im Absorber gespratzelt? Diese Frage konnte nicht geklärt werden. In den Archiv-Daten wurde keine Überlastung des Absorbers gefunden. Möglicherweise lag der Vorfall schon mehrere Jahre zurück, denn obwohl der Absorber äußerst lädiert erscheint, war er messtechnisch noch ziemlich gut in Form. Die Reflexionsdämpfung von 24 dB @ 500 MHz ist zwar deutlich außerhalb der Spezifikation aber trotzdem noch recht ordentlich. Die in früheren Zeiten verwendeten koaxialen Wasserlasten waren diesbezüglich auch nicht besser.

Spratzelspuren im Hohlleiter

Zerstörte Ferrit-Kacheln im geöffneten Absorber

Noch recht ordentliche Reflexionsdämpfung des lädierten Absorbers

Experiment "Resonanter Ring" für künftige Koppler-Tests

"Resonante Ringe" auch "Wanderwellenresonatoren" oder abgekürzt "TWR" werden benutzt, um verlustarme Hochleistungs-HF-Komponenten wie Koppler, Zirkulatoren, HF-Fenster, zu testen oder zu konditionieren. Bei einem TWR kann man theoretisch eine Leistungsverstärkung von 10 erreichen. In der Praxis liegt sie aber eher bei 5. Das bedeutet, dass man beispielsweise für den Test eines DUT (device under test) mit 250 kWcw lediglich 50 kWcw Senderleistung benötigt, da die HF-Leistung vom Ausgang des DUT über den TWR wieder zu dessen Eingang zurückgeführt wird. Die über einen Richtkoppler mit typischerweise 10 dB Koppeldämpfung angeschlossene HF-Leistungquelle muss dabei lediglich die Verluste des TWR und des DUT ersetzen.

Skizze des TWR-Aufbaus in Halle 2a mit dem sog. CERN-Cavity und zwei Kopplern als DUT

TWR-Aufbau in Halle 2a mit dem sog. CERN-Cavity und zwei Kopplern als DUT. Am Richtkoppler (blau) sind anstelle der HF-Leistungsquelle (Klystron) und des Absorbers noch Messübergänge für Kleinsignalmessungen angeschlossen.

Zu einem wirklichen Leistungstest ist es bisher nicht gekommen, da sich das Tuning des TWR schwierig gestaltete. Einerseits ist zur Einstellung der Resonanzbedingung ein automatisch nachgeführter Phasenschieber im TWR erforderlich, der die erwärmungsbedingte Phasendrehung der Cavity kompensiert. Andererseits müssen Reflexionen des TWR und des DUT kompensiert werden, um im TWR gegenläufige Wanderwellen zu vermeiden.