Quadrupolaufstellung

Wilhelm BialowonsDeutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Konstruktionsbesprechung2. Oktober 2013

DESY-Konstruktionsbesprechung 2

Quadrupolaufstellung• Einleitung• Vibrationsgrenzwerte• Problembeschreibung• Messungen mit einem Seismometer• Spektrale Leistungsdichten und Kohärenz• Quadratische Mittelwerte• Verstärkung der Bodenvibrationen• Transferfunktionen• Konstruktionsregeln• Diskussion

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https://vibration.desy.de

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Vibrationsgrenzwerte

Colin G. Gordon, Generic criteria for vibration sensitive equipment (siehe auch ISO 2631).

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Vibrationsgrenzwerte (3 mm/s)

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Einfluss der Bodenvibrationen auf SRWenn in einem Speicherring alle N Quadrupole unabhängig mit dem gleichen quadratischen Mittelwert a schwingen, dann kann die Strahlstörung folgendermaßen abgeschätzt werden:

Als Faustregel gilt: Die Strahlschwingungen sollten kleiner sein als etwa 10 % der Strahlbreite

Bei PETRA III sollten die quadratischen Mittelwert der vertikalen Quadrupolschwingungen kleiner als 50 nm sein und die horizontalen Werte kleiner als 500 nm. Unter diesen Bedingungen ist die Strahllage unter Berücksichtigung der mechanischen Schwingungen inhärent stabil. Berücksichtigt werden müssen außerdem das Rauschen der Netzgeräte und das elektrische und mechanische Rauschen der Strahllagemonitore.

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Analoger Einfluss auf einen Linac*

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*siehe XFEL Technical Coordination Meeting

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Messungen mit einem Seismometer

Geöffnetes Seismometer CMG-3TD von Güralp mit eingebautem DM24 Digitizer.

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Messungen mit einem Seismometer

• Benutzte Instrumente: CMG-3(6)TD von Güralp

• Frequenzbereich:1/360 und 1/120 (1/60) bis 80 Hz

• Die physikalische Messgröße ist die Beschleunigung. Das Signal wird intern analog integriert und mit einem 24-Bit-Digitizer digitalisiert.

• Empfindlichkeit:400 (200) pm/s pro Bit

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Einteilung der Vibrationen und Definitionen

Ocean Waves

Ambient Noise Floor Motionand Resonances

Coherent

Incoherent

“White” Background Noise

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PSD bei Diamond und bei PETRA III

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Kreuzkorrelation K und Kohärenz C

Vertikale Kohärenz zwischen HERA WL350 und 745 (3. Juli 2013 2:00 h).

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Messungen in der PETRA-III-Halle

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Vergleich zwischen PETRA III und HERA

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Verstärkung der Bodenvibrationen

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Transferfunktion

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Stahlsäule

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Stahlsäule

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Transferfunktionen der Stahlsäule

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KonstruktionsregelnNachfolgend sind „einfache“ Konstruktionsregeln für die Aufstellung von Maschinen- und Strahlführungselementen aufgeführt, die sicher stellen sollen, dass die Bodenstabilität erhalten bleibt :• Keine Resonanzen unterhalb von 50 Hz (d.h. niedrige Strahlposition, ein

stabiles und sehr kurze (z.B. kürzer als 5mm oder besser gar keine) Justierelemente und sonst nur kraftschlüssige Verbindungen.

• Typischerweise werden die Maschinenelemente mit drei Schrauben justiert, die ein Dreieck bilden. Die Projektion von dem Schwerpunkt des Element sollte auf dem Flächenschwerpunkt von diesem Dreieck liegen.

• Sowohl Quadrupole als auch die Strahllagemonitore und der entsprechende Flasch der Vakuumkammer sollten Fixpunkte sein.

• Die Aufstellung in der LCLS Undulator Sektion beim SLAC in Menlo Park, CA sind eine gute Vorlage.

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Diskussion

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