Schweißnahtlose Herstellung von Hochfrequenzresonatoren

Mit Hilfe dieser Erfindung sollen bisherige Schwachstellen beim Herstellen von Hochfrequenzresonatoren mit Schweißnaht vermieden werden. Dazu wurde ein Verfahren zur Herstellung von schweißnahtlosen HFResonatoren entwickelt, eine entsprechende Anlage konstruiert und gebaut.

Problemstellung

Bisher werden größtenteils verschweißte Hochfrequenzresonatoren eingesetzt. Obwohl sich verschweißte Resonatoren im Betrieb gut bewährt haben, ist es trotzdem wünschenswert das Schweißen zumindest an kritischen Stellen zu vermeiden.
Erstens ist ein nahtloser Resonator nicht der Gefahr einer Verschmutzung der Schweißnähte ausgesetzt. Das heißt statistisch gesehen ist in Bezug auf eine Serie zu erwarten, dass sich ein nahtloser Resonator im Betrieb besser verhält als ein verschweißter Resonator. Zweitens können die Fertigungskosten besonders bei größeren Serien gesenkt werden.

Innovation

Einige neue technische und konstruktive Ideen sind für das Verfahren und die Anlage entwickelt und eingesetzt worden. Die durch Hydroforming gebauten, mehrzelligen supraleitenden Resonatoren sind weltweit einzigartig.

Nutzen

  • Das Verfahren wird vor allem für Komponenten von Beschleunigern mit der SCRF - Technologie benötigt, um besonders hohe Beschleunigungsfelder zu erreichen und die Fertigungskosten zu senken.
  • Beschleunigungsfeld von etwa 42 MV/m wurde mit einem derart hergestellten Resonator bei einer Einzelzelle erreicht – dies entspricht dem höchsten Wert für TESLA Zellen. Ein 9-zelliger XFEL - Resonator ist gebaut. Das Beschleunigungsfeld überschreitet bei weitem die XFEL -Anforderungen.
  • Bei größeren Serien ist eine Senkung der Fertigungskosten möglich.

Entwicklungsstand

Das Verfahren wurde getestet und wird bei DESY eingesetzt. Durch die entwickelte Computersteuerung kann die hydraulische Fertigung des Resonators stufenweise oder kontinuierlich erfolgen.