Optimierung und Test der digitalen Hochfrequenzregelung und Entwicklungen für das EPICS-basierte Beschleunigerkontrollsystem am S-DALINAC

Der erste Teil dieser Dissertation thematisiert Erweiterungen an der digitalen Hochfrequenzregelung des Elektronenbeschleunigers S-DALINAC. Diese umfassen die Inbetriebnahme von piezoelektrisch angetriebenen Frequenzabstimmern der supraleitenden Beschleunigungsstrukturen. Hierfür wurde ein mit der vorhandenen Elektronik kompatibles Netzteil entwickelt, welches die Piezoaktuatoren versorgt. Weiterhin wurde die Flexibilität der Hochfrequenzregelung an supraleitenden Viertelwellenresonatoren des Ionenbeschleunigers ALPI demonstriert. Diese von den Beschleunigungsstrukturen des S-DALINAC sehr verschiedenen 160-MHz-Resonatoren konnten erfolgreich mit Regelabweichungen in Phase und Amplitude von ∆A/A ≤ 2·10⁻⁴ und ∆φ ≤ 0,1° betrieben werden.

Teil zwei beschreibt die Migration des Beschleunigerkontrollsystems auf ein EPICS-basiertes System. Eine Vielzahl von Geräten mit unterschiedlichen Schnittstellen und Protokollen wurde integriert und allgemeine Funktionalität höherer Ebene wurde vereinheitlicht. Im Rahmen des Einbaus der dritten Rezirkulation wurde eine Motorisierung der Strahl-Weglängenverstellung vorgenommen.

The first part of this thesis covers multiple extensions of the digital low-level radio-frequency control system of the electron accelerator S-DALINAC. This comprises bringing into regular operation the piezoelectrically driven fine tuners of the superconducting cavities. For this a power supply series has been developed, which is compatible with the existing electronics and can power the piezo elements. Furthermore the flexibility of the radio-frequency control system has been demonstrated on superconducting quarter-wave-resonators of the ion accelerator ALPI. These 160 MHz cavities are quite different to the S-DALINAC’s acceleration structures but could be operated successfully with low residual errors in phase and amplitude nevertheless.

The second part describes the migration of the accelerator control system to an EPICS-based system. A multitude of devices with a diversity of interfaces and protocols have been integrated and higher-level functionality has been unified. Within the framework of the construction of the third recirculation beam-line, the beam-path-length adjustment mechanism was motorized.