Bei GSI entsteht das neue Beschleunigerzentrum FAIR. Erfahren Sie mehr.

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Serienproduktion der SIS100-Beschleunigungskavitäten, Leistungsverstärker und Versorgungseinheiten abgeschlossen – Alle Komponenten geliefert

07.01.2021

Der Schwerionenbeschleuniger SIS100 mit 1,1 Kilometern Umfang ist das Herzstück der zukünftigen Beschleunigeranlage FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), die gerade bei GSI entsteht. Er wird in Zukunft schwerste Ionen innerhalb einer halben Sekunde auf Endgeschwindigkeit beschleunigen. Alle dazu notwendigen Kavitäten, Leistungsverstärker und Versorgungseinheiten wurden nun an GSI/FAIR geliefert. Damit ist die Serienproduktion der Hauptkomponenten des SIS100-Beschleunigungssystems abgeschlossen.

Die kurze Beschleunigungszeit des SIS100 ist ein wesentlicher Unterschied zu anderen supraleitenden Synchrotrons, insbesondere den großen Collider-Synchrotrons, deren Beschleunigungsrampe typischerweise mehrere Minuten dauert. Um dies zu ermöglichen, ist das SIS100 mit einer großen Anzahl von Hochfrequenzbeschleunigungseinrichtungen ausgestattet. Für die Erstausstattung wurden 14 Kavitäten für die Beschleunigung der schweren Ionen vorgesehen und bestellt, im Endausbau werden dazu 20 Kavitäten benötigt. Neben den Hochfrequenzanlagen für die Strahlbeschleunigung verfügt das SIS100 über weitere neun Kavitäten zur Kompression der beschleunigten Ionenpulse und vier weitere spezielle Systeme. Letztere dienen zum einen zur Stabilisierung des Strahls bei hohen Intensitäten, zum anderen auch zur Erzeugung von Hochfrequenzbarrieren, die einen rechteckigen Strahlpuls vor der Extraktion umschließen. Mit dieser Ausstattung von Hochfrequenzanlagen ähneln die Geraden des SIS100 eher einem Linearbeschleuniger als einem Synchrotron.

Die Entwicklung und der Bau der Beschleunigungskavitäten wurde an die Firma RI Research Instruments GmbH vergeben. Nach einer Designphase, in der RI eng mit den Fachkräften der Ring-HF-Abteilung von GSI zusammenarbeitete, folgte die Fertigung und Abnahme des First-of-Series-Systems. Basierend auf den Ergebnissen dieser Aktivitäten startete im Herbst letzten Jahres die Produktion der 13 Seriengeräte, bestehend aus Kavitäten und Leistungsverstärkern. Gleichzeitig wurden die dazu gehörigen Versorgungseinheiten in der Schweiz von RIs Kooperationspartner, der Firma Ampegon Power Electronics AG, heute Teil der Aretè & Cocchi Technology Group, produziert.

Anfang Dezember wurden die letzten Komponenten für das SIS100-Beschleunigungssystem durch RI geliefert. Damit sind nun alle Komponenten der Beschaffung – jeweils 14 Kavitäten und Leistungsverstärker von RI sowie 14 Versorgungseinheiten von Ampegon – bei GSI/FAIR eingetroffen. Zusammen mit der „low level RF“, dem Elektroniksystem zur Steuerung und Synchronisierung, bilden sie das Beschleunigungssystem des SIS100-Synchrotrons, mit dem ein Spitzenwert der Beschleunigungsspannung von insgesamt 280 000 Volt auf den keramischen Gaps der Kavitäten erzeugt werden kann.

Die Produktion und die Abnahmetests wurden Anfang 2020 durch die Coronapandemie vor unerwartete Herausforderungen gestellt, doch dank Schichtarbeit, flexibler Anpassung an die jeweiligen Vorgaben und vor allem enger Kooperation der Teams bei GSI/FAIR, RI und Ampegon konnten die Aktivitäten trotz erschwerter Umstände erfolgreich durchgeführt werden. Neben dem Abschluss der Serienproduktion der supraleitenden Dipolmodule ist damit ein weiterer wichtiger Meilenstein für die Errichtung des SIS100-Synchrotrons erreicht. (CP)


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Vertreter*innen des GSI/FAIR-Teams im SIS100-Beschleunigungsprojekt.
Kavitäten, Endstufen und Power Supply Units des SIS100-Beschleunigungssystems im Lager in Weiterstadt .
GSI/FAIR-Vertreter*innen im Lager in Weiterstadt vor einigen der SIS100-Beschleunigungskavitäten (von links nach rechts: Dr. Niels Pyka, Elena Reitz, Dr. Peter Spiller, Dr. Janet Schmidt, Robert Balß, Dr. Dieter Lens, Dr. Hans Günter König).
Ansichten der angelieferten Komponenten des SIS100-Beschleunigungssystems im Lager in Weiterstadt. Auf den blauen Gestellen sind die Kavitäten zu sehen, unten links ein Teil der Versorgungseinheiten und oben links in schwarzer Folie eingewickelt (zum Schutz während der Lagerung) die Endstufen, dazu viele Paletten mit Zubehör. Auf den Fotos sind die Komponenten für 13 der 14 Hochfrequenzstationen zu sehen. Die First-of-Series-Geräte sind zum Testbetrieb in der Testinghalle bei GSI aufgebaut.
Foto: H. G. König, GSI
Foto: J. Schmidt, GSI

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