Sistema de Radiofrecuencia

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Juan José Sáez Vera
hace 6 años
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1 Sistema de Radiofrecuencia Francis Pérez Institute for Synchrotron Radiation ANKA (Germany)

2 Función de la RF Acelerar el haz de electrones: En el LINAC (acelerador lineal) 6 MW, 1 ms pulsado En el BOOSTER (acelerador circular) 1 to 80 kw cw Restablecer la energía perdida por la emisión de luz sincrotrón en el ANILLO de ALMACENAMIENTO: 165 kw cw para 250 ma

3 Cavidad de RF F = q E V = E. gap V = 2.6 MV (4 cavidades) Frecuencia = 500 MHz Acelera los electrones

4 Sistema de Radiofrecuencia CAVIDADES Refrigeración KLYSTRON Amplificador RF GUIA DE ONDAS Circulador T Mágica WR1800 Alto Voltage ANKA RF Plant Electrónica de control

5 Cavidad de RF Haz de electrones Cobre OFHC

6 Cavidad de RF Aberturas para diagnóstico Motor regulador de frecuencia Abertura para la bomba de vacío Entrada de potencia RF Tubos de refrigeración Abertura para el haz de electrones Soporte

7 Amplificador RF Alta Potencia Para el LLS serán necesarios 4 amplificadores de ~150 kw Hay tres opciones: Klystron (caro y muy específico) TV-IOT (60 kw, se han de combinar 3) Diacrode (producido sólo por Thales) La opción preferida actualmente es la combinación de IOTs comerciales usados en TV (E2V, Thales, CPI).

8 Amplificador RF Alta Potencia Combinación: Combinar con híbridos (Opción segura pero engorrosa, ELETTRA) Combinar por medio de una cavidad resonando en modo TM 020 (Necesita desarrollarse)

9 Fuente de Alto Voltage Dependerá del tipo de amplificador: Klystron 45 kv / 6 A IOT 30 kv / 3 A (x n) Dos opciones: Convencional 12 pulsos (600 Hz) ANKA SLS Modular Switch Mode (700V 9A)

10 Guias de Ondas Strahl Klystron Entkoppleren Resonator Magisches T Zirkulator Wasserlast WR1800 Standard

11 Refrigeración Las cavidades disipan 60 kw, y se han de mantener a temperatura constante ±0.1 C. Válvula de 3 vías pneumática controlada electrónicamente con regulación PID

12 Electrónica de control El control del voltage RF en la cavidad se realiza con tres bucles electrónicos en la parte de baja potencia. Bucle de amplitud Bucle de fase Bucle de frecuencia

13 Electrónica de control Bucle de amplitud Mantiene el voltage constante en presencia del haz de electrones. Precisión 1% Rango dinámico 26 db PHASE LOOP AMPLITUDE LOOP Master Oscillator CLS Drive Signal Variable Attenuator RF Switch Pre - Amplifier Klystron Amplifier Control DANFISYK Amplitude Control Summe CAVITY 1 CAVITY 2

14 Electrónica de control Bucle de fase Mantiene la fase constante, principalmete compensando las oscilaciones del amplifîcador RF. Precisión ± 0.5 Rango dinámico ± 20 PHASE LOOP AMPLITUDE LOOP Master Oscillator CLS Drive Signal Mechanical Phase Shifter Electronic Phase Shifter Klystron Amplifier Motor Control Control DANFISYK Phase Control Mechanical Phase Shifter CAVITY 1 CAVITY 2

15 Electrónica de control Bucle de frecuencia PHASE LOOP AMPLITUDE LOOP Master Oscillator CLS Drive Signal Mantiene la frecuencia resonante de la cavidad constante, compensando el efecto del haz y las oscilaciones térmicas y mecánicas. Motor Control CAVITY 1 Klystron Amplifier CAVITY 2 Motor Control Precisión < 500 Hz Rango dinámico ± 200 khz Phase Shifter Phase Comparator Phase Comparator Phase Shifter Control DANFISYK

16 Interlocks Todos los parámetros de una planta de RF están monitorizados: Flujo y temperatura del agua de refrigeración Flujo y temperatura del aire de refrigeración Niveles de voltage y corriente DC Niveles de voltage y corriente RF Posición de los motores... Se controlan alrededor de 100 seζales diferentes; si una falla el sistema se apaga automáticamente.

17 Interlocks Dos sistemas de interlock se encargan de asegurar la integridad del sistema: Interlock de respuesta lenta ~ 100 ms Industrial PLC Interlock de respuesta rápida < 10 µs Electrónica rápida Forschungszentrum Karlsruhe

18 Posibles áreas de colaboración Electrónica de control Sistema de interlock Refrigeración Medidas de parámetros Control de calidad UPC - LLS Combinación de IOT en colaboración con empresas DiseΖo de cavidades en colaboración con centros europeos

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