TY - THES AB - Eingefrorener magnetischer Fluss ist eine bekannte Ursache der hochfrequenz (HF) Verluste in supraleitenden HF Resonatoren für Teilchenbeschleuniger. Insbesondere für neue Beschleuniger, die mit hohen Feldern im Dauerstrichbetrieb arbeiten, können diese Verluste sowohl von einem betrieblichen als auch einem wirtschaftlichem Gesichtspunkt her unakzeptabel hoch werden. Wie jüngste Messungen zeigen, hat die Abkühlprozedur, mit der SHF Resonatoren auf Betriebstemperatur gebracht werden, einen deutlichen Einfluss auf den Oberflächenwiderstand des Niobs und damit die HF Verluste. Wir haben einen direkten Zusammenhang zwischen den Temperaturunterschieden während des Abkühlens und dem Oberflächenwiderstand gefunden. Die vermutliche Ursache hierfür sind Thermoströme, die während des Abkühlvorgangs im System aus Niobresonator und dem aus Titan gefertigtem Heliumtank entstehen. Diese Ströme generieren ein Magnetfeld, das im Material während des supraleitenden Phasenübergangs eingefroren wird. Um die Thermoströme zu quantifizieren wurden die Seebeck-Koeffizienten von Niob und Titan im Temperaturbereich von 10K bis 100K gemessen. Auf dieser Grundlage wurden numerische Simulationen des Resonatorsystems durchgeführt und aus der errechneten Stromverteilung anschließend das Magnetfeld an der HF Oberfläche bestimmt. Dieses hing kritisch von der Temperaturverteilung im System ab. Eine direkte Messung des eingefrorenen Flusses bestätigte die Ergebnisse der Simulationen und war konsistent mit dem ermittelten Anstieg des Oberflächenwiderstandes. Die Menge des tatsächlich eingefrorenen Flusses hängt außerdem stark von den Abkühlbedingungen ab. Aktuelle Studien zu diesem Thema, einschließlich experimenteller Ergebnisse anderer Gruppen und einer theoretischen Beschreibung, wurden zusammengefasst und zwei ausgewählte Fragestellungen mit zusätzlichen Experimenten vertieft. Dafür wurde zum einen ein durch Wärmeleitung gekühlter Niobresonator untersucht. Hierbei wurde die Flussverdrägung durch gleichförmiges Abkühlen während des supraleitenden Phasenübergangs verbessert. Im Anschluss wurden magneto-optische Messungen durchgeführt um die unterschiedlich geformten Phasenfronten, zum einen während des Abkühlens und zum anderen während des Eindringens des Magnetfelds, sichbar zu machen. Die dabei identifizierten Unterschiede liefern einen wichtigen Ausgangspunkt für weiterführende Studien zur effektiven Flussverdrängung. AU - Köszegi, Julia-Marie DA - 2016 KW - Teilchenbeschleuniger KW - superconductor KW - particle accelerator KW - magnetic flux KW - thermoelectric effect KW - cavity LA - eng PY - 2016 TI - Surface resistance minimization in SRF cavities by reduction of thermocurrents and trapped flux UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-12208 Y2 - 2024-11-22T17:19:25 ER -