Abbildung 3.33: 3D Zeichnung des gesamten Injektionsexperiments / siehe auch [26]
3.7 Finaler Aufbau des Injektionssystems
Nachdem im Laufe dieses Kapitels auf die wichtigsten Komponenten des Experiments detailliert eingegangen wurde, wird nun der finale Aufbau des Injektionssystems beschrieben. Dazu werden die wichtigsten Schritte des Aufbaus dargestellt und auf diese genauer eingegangen.
In Abbildung 3.33 ist zur Übersicht eine technische 3D Zeichnung des gesamten Injektionsexpe-riments dargestellt, welche den detailgenauen finalen Aufbau des ExpeInjektionsexpe-riments zeigt.
Mit dem finalen Aufbau des Injektionssystems wurde im Frühling 2017 begonnen. Der erste Schritt war dabei der Einbau des Haupttanks des Injektionstanksystems. Dieser wurde dazu ans Ende des ersten Toroids geschraubt und danach der zweite Toroid an die anderen Seite des Tanks herangefahren. Nachdem der zweite Toroid optimal ausgerichtet und eingepasst war, wurde der Haupttank mit diesem verschraubt. In Abbildung 3.34 sind drei Fotos von diesem Arbeitsschritt zu sehen.
Vor dem weiteren Aufbau des Injektionstanksystems wurde am Ende des zweiten Toroids der Endtank montiert. Dieser enthält eine weiteres Pumpsystem, bestehend aus Vorpumpe, Turbo-molekularpumpe und Druckmessröhre, sowie ein Gasdosierventil zum Einlassen von Restgas.
Im nächsten Schritt wurde mit dem Einbau des Injektionskanals begonnen. Dazu wurde an die vorgesehene Seite mit der elliptischen Öffnung des Haupttanks die Magnethaltung ange-bracht. Dabei wurde diese so tief wie möglich verschraubt, so dass zwischen Injektionskanal und Transportkanal die technisch minimale Höhendifferenz von 75 mm besteht. Die Magnet-halterung wurde zuvor noch für die Aufnahme des Injektionsmagnets vorbereitet. So wurde zur optimalen Isolation des Magnets gegenüber dem Tanksystem sowohl das Rohr der Halterung mit Kaptonfolie bestückt als auch die Wand, an welche der Solenoid geschoben wird, mit Isolations-folie beklebt. Letztere war notwendig, damit der Stromanschluss des ersten Pancakes gegen die auf Nullpotenzial liegende Magnethalterung isoliert ist. Anschließend konnte die Injektionsspule aufgeschoben werden. Dazu mussten dünne Tragegurte genutzt werden, da zwischen der Spule und den Toroidsegmenten kaum Platz zur Verfügung stand. Bei diesem kritischen Bauschritt traten keine Probleme auf und der Solenoid passte problemlos auf die Magnethalterung zwischen
3.7 Finaler Aufbau des Injektionssystems
Abbildung 3.34: Drei Fotos vom Einbau des Haupttanks des Injektionstanksystems zwischen die beiden Toroidsegmente
Abbildung 3.35: Drei Fotos vom Einbau der Magnethalterung und des Injektionsmagnets
den beiden Toroiden. Der Stromanschluss des ersten Toroids, welcher zuvor weitgehend entfernt und umgebaut wurde (siehe Abbildung 3.23), stand dabei nicht im Weg. Da eine vollständige Entfernung aus technischen Gründen nicht möglich ist und somit weiterhin ein zehn Millimeter breiter Quader von der Seitenwand des ersten Toroids absteht, könnten bei anderen Höhendif-ferenz zwischen Injektions- und Transportkanal Probleme mit diesem auftreten. Da es hierbei um plus-minus einen Millimeter geht, lässt sich aber nur mittels Ausprobieren feststellen, ob und welche Höhendifferenzen nicht einstellbar sind. Des Weiteren konnte der Injektionsmagnet vollständig an die Wand der Magnethalterung geschoben werden, da sich der Stromanschluss des ersten Pancakes ausreichend verbiegen ließ. In Abbildung 3.35 sind drei Aufnahmen von diesem Arbeitsschritt dargestellt.
Im folgenden Schritt musste die Spule noch fixiert und dann der Aufbau des Injektionstanksys-tems abgeschlossen werden. So wurde zunächst ein angepasster Aluminiumring ans Ende der Spule gesetzt, welcher den übrigen Raum bis zur Flanschhalterung einnimmt und somit den Ma-gneten eindeutig positioniert. Anschließend wurden die beiden Flanschhalterungen eingesetzt,
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Abbildung 3.36: Drei Fotos vom weiteren Einbau der Injektionsspule und der restlichen Komponenten des Injektionstanksystems
ausgerichtet und verschraubt. Danach wurde das CF250 Spezialrohr an die montierten Flansch-halterungen geschraubt. Bis zu diesem Arbeitspunkt hielt der eingesetzte Kran die Last der Injektionsspule sowie der angeschraubten Komponenten. Um diesen entfernen zu können, wurde das vorbereitete Gestell ausgerichtet und die Last der montierten Bauteile am Spezialrohr über dieses abgestützt. In Abbildung 3.36 sind drei Fotos von diesem Arbeitsschritt zu sehen.
Anschließend wurde der Injektionsmagnet an den 6 bar Wasserverteiler des Experiments ange-schlossen und das Kühlsystem der Spule in Betrieb genommen. Beim Anschließen wurde drauf geachtet, dass die Schläuche genug Spielraum für die Höhenverstellbarkeit des Injektionstank-systems aufweisen.
Im letzten Schritt wurde der xy-Flansch montiert. Dazu musste ein Gestell zum Halten des Gewichts des Hauptflanschs eingesetzt werden, welches zuvor entwickelt wurde. Dieses weist dabei die Besonderheiten auf, dass es das hohe Gewicht nicht nur halten kann, sondern gleich-zeitig problemlos in beiden transversalen Koordinaten verstellbar ist. Dazu muss das Gestell den möglichen Einstellungsbereich aller Differenzen vom xy-Flansch und Injektionstanksystem zusammen ermöglichen. Somit muss das Gestell 300 mm in der Höhe und 200 mm seitlich ver-stellbar sein. Zusammen mit dem Gestell wurde der xy-Flansch eingebaut. Dazu wurde zunächst der CF250 Flansch an das CF250 Spezialrohr des Injektionstanksystem montiert, anschließend der Hauptflansch positioniert und mit dem CF250 Flansch verschraubt und abschließend das Gestell ausgerichtet und der xy-Flansch darauf abgestützt. Dabei wurden die beiden Flansche mittig miteinander verbunden, so dass zunächst kein Offset in transversaler Richtung vorhanden ist. Damit war der xy-Flansch installiert und der vakuumtechnische Aufbau des Injektionssys-tems abgeschlossen. In Abbildung 3.37 sind zwei Aufnahmen des Einbaus des xy-Flansch sowie des verwendeten Gestells zu sehen.
Um den Injektionskanal finalisieren zu können, musste der zweite Injektor erweitert werden. Den Grund dafür kann man sowohl technisch als auch physikalisch veranschaulichen. Aus physikali-scher Sicht ist es notwendig, dass der Injektionsstrahl, welcher von diesem Injektor erzeugt wird, an verschiedene Positionen ins Injektionssystem eingeschossen wird. Aus technischer Sicht muss der Injektor mittels des geraden Filterkanals immer mit dem in zwei Dimensionen verstellbaren xy-Flansch und dem höhenverstellbaren Injektionstanksystem verbunden werden können. Damit das Experiment physikalisch durchführbar und technisch fertigstellbar ist, muss der
Injektions-3.7 Finaler Aufbau des Injektionssystems
Abbildung 3.37:Zwei Fotos des Einbaus des xy-Flanschs
injektor daher die selbe Verstellbarkeit aufweisen wie das gesamte Injektionssystem. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit ein weiteres Gestell für den Injektor entwickelt. Dieses ermöglicht eine zusätzlichen Höhenverstellbarkeit, so dass zusammen mit der Höhenverstellbarkeit des In-jektors selbst die gesamte Höhendifferenz des Injektionssystems genutzt werden kann. Um auch die seitliche Verschiebung des xy-Flanschs mitgehen zu können, besitzt das Gestell keine Fü-ße sondern Kugelrollen und ist damit kontinuierlich auf einer darunter liegenden Metallplatte bewegbar. Somit lässt sich der Injektor mittels des Gestells nicht nur auf jede benötigte Höhe einstellen, sondern auch in der seitlichen Positionierung verschieben und ausrichten. In Abbil-dung 3.38 sind zwei Fotos abgebildet auf welchen das Rollgestell selbst (links) sowie der untere Teil des Injektionsinjektors mit dem eingebauten Rollgestell und der Metallplatte (rechts) zu se-hen sind. Nachdem der Injektor erweitert und eingestellt war, konnte dieser mittels des zweiten Filterkanals mit dem Injektionssystem verbunden werden (siehe Abbildungen 3.9 und 3.10). Mit dem Einbau der Kanals wurde der vakuumtechnische Aufbau des Injektionsexperiments abge-schlossen.
Es ist anzumerken, dass nach dem Einbau des Haupttanks, des Endtanks, des gesamten Injekti-onstanksystems, des xy-Flanschs und des zweiten Filterkanals jeweils alle Öffnungen verschlossen wurden und ein Vakuumtest durchgeführt wurde. Dieser war in allen Fällen erfolgreich.
In Abbildung 3.39 ist ein Foto vom gesamten Injektionsexperiment aus einer erhöhten seitlichen Perspektive zu sehen. In der Abbildung 3.40 sind vier Fotos dargestellt, welche detailliert die einzelnen Bereiche des Injektionsexperiments aus verschiedenen Perspektiven zeigen.
Um das Experiment nicht nur vakuumtechnisch sondern vollständig fertigzustellen, mussten noch mehrere Magneten angeschlossen und konfiguriert sowie die Detektoren eingebaut und verkabelt werden. Da das 16 kW Netzteil für die Injektionsspule zuvor für den Solenoid des zweiten Injek-tors verwendet wurde, musste ein weiteres Netzteil in Betrieb genommen werden. Dabei wurden
3.7 Finaler Aufbau des Injektionssystems
Abbildung 3.38: Fotos des mittels Kugelrollen frei beweglichen Rollgestells und des auf das Rollgestell montierten Injektionsinjektors
Abbildung 3.39:Foto des fertig zusammengebauten Injektionsexperiments
3.7 Finaler Aufbau des Injektionssystems
Abbildung 3.40: Vier Fotos des fertig zusammengebauten Injektionsexperiments: Injektionsinjektor mit dem zweiten Filterkanal, Injektionssystem, Ringinjektor mit dem ersten Filterkanal sowie das gesamte Experiment aus Sicht des Endtanks