Kurzfassung
Supraleitende Hochfrequenz-Hohlraumresonatoren sind für die Konstruktion zukünftiger
Hochenergie-Teilchenbeschleuniger eine interessante Technologie.
Feldemission limitiert bis heute in vielen Fällen die erreichbaren Beschleunigungsfeldstärken in supraleitenden Kavitäten.
Zur Untersuchung der Auswirkung von Feldemission in supraleitenden Hohlraumresonatoren werden die Trajektorien
der feldemittierten Elektronen berechnet.
Durch die Methode der finiten Elemente mit
Verwendung gekrümmter Maschen ist eine präzise Berechnung der
elektromagnetischen Felder in kompliziert geformten Hohlraumresonatoren möglich.
Durch die Anwendung eines statistischen Modells auf die Ergebnisse der Teilchenverfolgungsrechnungen gelingt
es experimentell ermittelte Anregungskurven supraleitender Kavitäten zu parametrisieren.
Dabei wird gezeigt, daß Feldemission in vielzelligen Resonatoren zu einer stärkeren
Reduzierung der Güte führt als in
einzelligen Kavitäten mit identischen Oberflächeneigenschaften.
Der Prozeß der Entstehung von Dunkelstrom in einem supraleitenden Linearbeschleuniger wird durch Anwendung des
statistischen Modells auf Teilchenverfolgungsrechnungen in einer Kette
supraleitender Resonatoren untersucht. Am Beispiel des TESLA-Testbeschleunigers
wird gezeigt, daß die Reichweite des Dunkelstroms im Beschleuniger durch die Quadrupolmagnete begrenzt wird.
In the construction of future high energy particle accelerators superconducting radio-frequency cavities are a promising technology. Presently the performance of most cavities in reaching high gradients is limited by field emission. In order to study the effects driven by field emission in superconducting cavities the trajectories of field emitted electrons are followed by a numerical program. The fields inside the cavities are determined by a finite element program that makes use of curved meshes to give a good approximation of the cavity boundary. A parametrisation of the typical decrease of the cavity quality factor is found by the application of a statistical model for field emission in superconducting cavities. It is shown further that field emission in multi-cell cavities leads to a stronger decrease of the quality factor than in single-cell cavities with identical surface properties. The process of dark current capture in a linear accelerator is studied by tracking the field emitted electrons through a chain of superconducting cavities. It is shown for the linear accelerator currently being built at the TESLA-Test-Facility that dark current is eliminated by the focusing quadrupole magnets.