Wie funktioniert eine HF-Kavität, wie die HF-Kavitäten im LHC, mechanisch und mathematisch? Wie würde man einen HF-Hohlraum bauen? Welche Gleichungen bestimmen die Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens in einem HF-Hohlraum?
Ein HF-Hohlraum ist nur ein Resonator, in dem das elektromagnetische Feld oszillieren kann. Physiker und Ingenieure entwerfen diese normalerweise so, dass die Grundmode (die stärkere) eine Längskomponente des elektrischen Felds hat, die den Strahl beschleunigen kann. Hierbei geht es darum, die Maxwell-Gleichungen mit komplexen Randbedingungen zu lösen. Es gibt viele Computercodes, die dies ermöglichen.
Sie haben also Ihr Design und jetzt müssen Sie das Stück bauen. Wenn Sie einen HF-Hohlraum gesehen haben, wissen Sie, dass die Form ziemlich eigenartig ist, insbesondere im Fall von mehreren Zellen. Darüber hinaus gibt es sowohl bei der Formgebung als auch bei den Unvollkommenheiten ziemlich strenge Toleranzen, um eine Verschlechterung der Leistung und/oder Entladungen zu vermeiden.
Der typische Weg, um den endgültigen Hohlraum zu erhalten, besteht darin, viele Teile (typischerweise eines für jede Halbzelle) zu stanzen und sie zusammenzulöten. Elektronenstrahlschweißen ist heutzutage weit verbreitet, da es eine sehr saubere Schweißnaht ermöglicht. Die letzten Schritte bestehen aus Polieren und schließlich Beschichten, um die Eigenschaften der Oberfläche zu verbessern.
Es gibt neue Ideen, die das Schweißen ausschließen, wie z. B. Drücken, Hydroformen, Explosionsformen (siehe hier ), aber das Schweißen ist immer noch die am weitesten verbreitete Technik.
Was Ihre letzte Frage zur Teilchendynamik betrifft, so sind im Grunde zwei Gleichungen beteiligt: die Newton-Gleichung (eventuell in relativistischer Formulierung) und der Lorentzkraft: ). Die Lösung ist nicht trivial, da das Feld weder zeitlich noch räumlich konstant ist, aber auch hier helfen Computer sehr.
Neugierig