Konzeptentwicklung und Konstruktion einer lebensdaueroptimierten UHV Schaltspiegelkammer

Abstract

Diese Arbeit umfasst die Konzeptentwicklung und Konstruktion einer lebensdaueroptimierten UHV Schaltspiegelkammer. Die Kammer wird am Ende eines Linearbeschleunigers genutzt, um einen Laserstrahl situationsbedingt abzulenken oder durchzulassen (statischer Fall). Diese beiden Zustände sollen zudem mit einer Frequenz von möglichst 5 Hz wechselnd betrieben werden können (dynamischer Fall). Im zweitgenannten Fall treten Probleme hinsichtlich der Lebensdauer der Bälge auf, da sie bei einem Lateralweg von 30 mm im Dauerbetrieb, häufig gewechselt werden müssen. Hinzu kommt, dass auf Grund der großen bewegten Masse die gewünschte Frequenz nicht erreicht wird. Ziel ist es daher, ein Konzept zu entwickeln, welches die Optimierung der Lebensdauer, unter Beibehaltung der ursprünglichen Konzeption ermöglicht. Im Anschluss soll eine neue Variante der Schaltspiegelkammer konstruiert werden. Durch eine FEM- Analyse wird überprüft, ob die Anforderungen erfüllt werden.

This report is about the concept design process of an UHV mirror switching chamber with an optimized service life. The chamber will be used at the end of a linear accelerator, to deflect or to let the laser beam pass situational (static case). Both states shall be used alternating with a frequency of 5 Hz (dynamic case). Due to wear caused by a non-stop operation with a lateral deflection of 30 mm, the metal bellows have to be changed almost every hour. In addition, due to its mass inertia it is not possible to reach the required frequency. The aim is to develop a concept, which combines an optimized service life and the advantages of the existing chamber. Referring to this, a new variant of the mirror switching chamber will be designed. Finally, a FEM analysis will be used to verify the conformance to the requirements stated.