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Evaluating Designs for a PETRA IV Cavity

W.F.O. Müller, W. Ackermann, H. De GersemInstitut für Theorie Elektromagnetischer Felder, Technische Universität Darmstadt

Cooperation MeetingNovember 15, 2018DESY, Hamburg

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 1

Outline

▪ Comparing two Cavity Types

▪ MAX IV Cavity:

▪ BESSY Cavity:

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MAX IV Cavity (100 MHz)

▪ Fundamental Mode

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 3

MAX IV Cavity (100 MHz)

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 4

MAX IV Cavity (100 MHz)

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 5

MAX IV Cavity (tuned to 125 MHz)

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 6

MAX IV Cavity (tuned to 125 MHz)

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 7

▪ Simpler Geometry without Capacitive Plate▪ Reduced Complexity for Cooling Channels▪ But Reduced Tuning Sensitivity by a Factor of 2.2▪ Still Good Separation of Higher Order Modes

BESSY Cavity (500 MHz)

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▪ Design 2002-2007 byErnst Weihreter andFrank Marhauser

BESSY Cavity (500 MHz)

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 9

▪ Fundamental Mode

BESSY Cavity (500 MHz)

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▪ Water Cooled Ferrite Load with Reflection below 20%

Real Eigenvalues

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 11

▪ Wave Guides Act as (1,2,3)-Quarter Wave Resonators

▪ Strong Coupling Leads to 4-fold Mode Splitting

▪ Complex EigenmodeAnalysis Needed

BESSY Cavity (500 MHz)

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▪ Dampers Replaced by Single Mode Wave Guide Port

Complex Eigenvalues

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 13

▪ Overview of First 371 Runs:

Quality Factors

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▪ Quality Factor of HOMs below 200 up to 800 MHz

Complex Eigenvalues

November 12, 2018 | TU Darmstadt | Fachbereich 18 | Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder | Wolfgang F.O. Müller | 15

▪ Slow Convergence For Low-Q Modes: