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Aufbau und Charakterisierung der ersten Ecke des kryogenen elektrostatischen Speicherringes CSR

Fellenberger, Florian

English Title: Setup and comissioning of the first corner of the electrostatic cryogenic storage ring CSR

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Abstract

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde die erste Ecke des elektrostatischen kryogenen Speicherrings CSR entwickelt, aufgebaut und charakterisiert. Beginnend mit theoretischen Untersuchungen zu den verwendeten ionenoptischen Elementen und daraus resultierenden Betriebsparametern und der Simulation von Ionentrajektorien wurden wichtige Schritte bei der Planung und Fertigung begründet. Detaillierte Berechnungen zu den am CSR auftretenden Wärmetransportmechanismen wurden durchgeführt. Daraus resultierten Werte für die zu erwartenden Wärmeeinträge auf die verschiedenen Komponenten. Ebenso ermöglichten sie die Optimierung kritischer Baugruppen. Zusätzlich wurden die Komponenten des Hochspannungssystems intensiv getestet und optimiert, um die zur Speicherung der Ionen notwendigen Spannungen stabil zu halten. Während einer ersten Abkühlphase konnten Tests der ionenoptischen Komponenten bzgl. ihrer Position und Ausrichtung erfolgreich durchgeführt werden. Im Anschluss wurde die erste Ecke des CSR ein zweites mal abgekühlt, um die vorherigen Berechnungen und Abschätzungen bezüglich der erwarteten Wärmeeinträge und der erreichbaren Endtemperaturen zu überprüfen. Die aus den experimentellen Anforderungen resultierenden Vorgaben konnten fast alle direkt erfüllt werden. Nur wenige Vorgaben wurden knapp verfehlt, werden aber durch entsprechende Modifikationen zukünftig ebenfalls erreicht werden.

Translation of abstract (English)

In the context of this thesis the first corner of the electrostatic cryogenic storage ring CSR was designed, built and characterized. Starting with the theoretical analysis of the utilized ion optical elements and hence resulting operational parameters and ion trajectorie simulations major steps in design and manufacturing were carried out. Detailed calculations concerning the possible heat transport mechanism at the CSR were performed. This resulted in values for the expected heat load of the various components. Furthermore this calculations enabled the optimization of critical assemblies. In addition the components of the high-voltage system were tested intensively and optimized to guarantee the high-voltage stability requiered for the ion beam storage. During a first cooldown process major tests of the ion optical elements concerning their positions and alignment stabilities could be successfully performed. After this the first corner of the CSR was cooled down a second time to check the prior calculations on the expected heat loads and the achievable low-end temperatures. Almost all demands resulting from the experimetal design parameters could be fullfilled directly during this thesis. The few exceptions missed the demands only close and will be fullfilled by appropriate modifications.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Blaum, Prof. Dr. Klaus
Date of thesis defense: 31. October 2012
Date Deposited: 19. Nov 2012 09:36
Date: 2012
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Speicherring, Tieftemperaturtechnik, Supraflüssiges Helium
Uncontrolled Keywords: elektrostatische Ionenoptik, kryogener Speicherring,
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