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HOMs Study in the 500 MHz BESSY Cavity

Dmitry Bazyl, Herbert De Gersem, Wolfgang F.O. Müller

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Outline

• 500 MHz cavity• Motivation• Waveguide and ferrite load• Longitudinal impedance• Transverse impedance• Eigenmodes• Conclusion

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500 MHz cavity

• 3D model: • Fundamental mode TM010:

CavityHOMs dampers

f = 502 MHz

1.6

7 m

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Motivation

• Calculated value of the longitudinal impedance did not match experimental data (only for TM110 mode @ 670 MHz)

*

*ESLS-RF Meeting September 2010 ELETTRA, Ernst Weihreter / HZB BESSY II

Eliminating the gap solved the problem

• Outdated data (2010)

• Available data is not sufficient

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Waveguide and ferrite load

NiZn ferrite

*

*Ferrite HOM Absorber for the RHIC ERL H. Hahn, et, al.

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less then 20 % of power is reflected

Waveguide and ferrite loadReflection coefficient

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Considered boundary conditions

CST - > realistic model with ferrite load (wake field simulation)

HFSS - > Perfectly Matched Loads (PML) (eigenmodesimulation)

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Full modelLongitudinal impedance (CST)

[

]

Fundamental mode

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Full modelEigenmodes (HFSS)

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Eigenmode simulation:f = 675 MHz

Q = 17

HOM extraction at 675 MHz

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Full modelLongitudinal impedance (CST)

[

]

Fundamental mode

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1.576 GHz longitudinal mode

Electric field map (HFSS): CST MWS:

f = 1.576 GHzQ = 650

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1.576 GHz longitudinal mode

• 1st waveguide cut plane • 2nd waveguide cut plane

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Full modelTransverse impedance (CST)

Q = 300

Q = 1500

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1.577 GHz transverse mode

Electric field map:

f = 1.577 GHzQ = 1500

Transverse kick? -> calculation of kick factor TBD

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Ways to improve HOMs damping for 500 MHz cavity

• Change position of waveguides

• Modify geometry ofthe cavity

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Conclusion

• Large scale non-symmetric model -> longcomputational time

• HFSS with PML boundary conditions -> max. 20modes per one run

• One longitudinal HOM with relatively high Q-factorand longitudinal impedance is observed at 1.576GHz

• Transverse modes with relatively high Q-valuesare present -> potentially increased RF losses inthe cavity

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Outlook

• Evaluation of an optimal position ofwaveguides

• Consider modification of the cavity shapewith aim to improve HOMs damping

• Calculation of eigenmodes at highimpedance regions

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Thank you for your attention!