Динамика низкоэнергетического пучка при инжекции в циклические ускорители и накопители

• Автор: Карамышев, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПУЧКА

Уравнения движения

Учет потерь ионов на остаточном газе

Расчёты коэффициента прохождения пучка

Влияние эффектов пространственного заряда на движение частиц

Комплекс программ

ГЛАВА 2 ДИНАМИКА ПУЧКА В ЦЕНТРЕ ЦИКЛОТРОНОВ

Медицинский ускоритель С23

Моделирование динамики частиц в центре циклотрона

Проект медицинского ускорителя С
Расчет потерь пучка легких ионов
Расчеты аксиальной инжекции пучка в г(ентр циклотрона
Сравнение электростатического приближения и высокочастотного
анализа
Модуляция интенсивности ускоренного пучка изменением напряжения на
инфлекторе
Изохронный циклотрон ЦИТРЕК
Моделирование динамики ионов неона и криптона различной зарядности в
циклотроне ЦИТРЕК
Оценка эффективности центра циклотрона ЦИТРЕК
Расчет аксиальной инжекции пучка в центр сверпроводящего
синхроциклотрона
Выводы

ГЛАВА З ИНЖЕКЦИЯ ПУЧКА НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ АНТИПРОТОНОВ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ КОЛЬЦО АО-К ЕС
Накопительное кольцо АО-КЕС
Ловушка МШАБШ
Линия ТРАНСПОРТИРОВКИ
Расчеты линии транспортировки
Динамика пучка антипротонов от центра МиБАЯШ
Новая линия инжекции в кольцо АБ-ЦЕС
Ускоряющая секция
Согласующая секция
Уменьшение энергетического разброса пучка
Разработка стенда для наладки АО-ЯЕС
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Актуальность темы.
Ускорители заряженных частиц являются незаменимыми приборами для фундаментальных исследований и находят все более широкое применение в прикладных исследованиях, медицине и промышленности. Непрерывно развивающиеся и совершенствующиеся технологии, применяемые в ускорительной технике, позволяют создавать компактные и относительно недорогие установки, благодаря чему востребованность и экономическая обоснованность широкого практического применения ускорителей постоянно возрастает.
С развитием вычислительной техники все больше расчетно-теоретических исследований в ускорительной физике совершаются в ходе численного моделирования на компьютере. Высокая производительность современных компьютеров, в том числе персональных, позволяет моделировать самые сложные процессы, зная, по каким законам физики они развиваются, а относительная дешевизна компьютерного моделирования создает возможность оптимизации той или иной системы ускорительной установки, проводя расчеты огромного количества различных вариантов моделей с целью выбора наиболее оптимальных, как по физическим задачам, так и с учетом экономических факторов.
Следует подчеркнуть, что создание ускорителя включает в себя целый комплекс расчетных, технических и конструкторских решений по выбору систем ускорителя и его параметров. Однако основополагающим при разработке ускорителя и его систем является определение базовых параметров, геометрии структуры, детальное вычисление электромагнитного поля в области, где происходит движение частиц, и адекватное моделирование динамики пучка с учетом различных эффектов, как, например, пространственного заряда пучка или потерь частиц на взаимодействие с остаточным газом.

ускорителя, но в данном случае большое магнитное поле в центре задает радиус первого оборота около 2 см, таким образом, ограничивая размеры, следовательно, и высоту инфлектора. Зазор между потенциальными пластинами равен 6 мм, для обеспечения прохождения пучка с эмиттансом около 50 7г*мм»мрад. Ширина электродов выбирается равной двум зазорам между потенциальными пластинами (для уменьшения эффектов краевых полей).
Процесс создания компьютерной модели инфлектора начинается с аналитического расчёта траектории центральной частицы для заданных величин электрического и магнитного полей.
Ниже в качестве примера представлены результаты расчётов центральной траектории по аналитическим формулам.
Аналитический расчет инфлектора
Электрический радиус:

а =----=- 5ст

Индукция магнитного поля в центре циклотрона:
В = 2.45?е£/а.
Ускоряемая частица :
А = 2,2 = 1, Еа= 938.279627МеУ .
Энергия частицы: УУ1 =0.025МеУ,
Р = 5.18х10-3.
Магнитный радиус:
Р = т‘ш-~У р > р = .Ъст,
л -е ■ В