Эволюция фазового объёма и согласование пучка в линейном ускорителе высокой мощности

• Автор: Воробьёв, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса

2. Актуальность темы

3. Цель работы

4. Научная новизна

5. Результаты, представляемые к защите

6. Практическая ценность

7. Апробация работы

8. Публикации

9. Структура и объём работы
Глава I. методы анализа динамики пучка
§ 1.1. Метод анализа эволюции плотности распределения заряженных частиц в
фазовом пространстве с использованием функций статистических
семиинвариантов
§ 1.2. Метод группового анализа динамики пучка
§ 1.3. Программное обеспечение расчётов и анализа динамики пучка
Глава II. динамика пучка заряженных частиц в
ПРОЕКТИРУЕМОМ ЛИНЕЙНОМ РЕЗОНАНСНОМ УСКОРИТЕЛЕ ВЫСОКОЙ МОЩНОСТИ (ЛУВМ)
§11.1. Краткое описание структурной схемы
§ ІІ.2. Аналитический расчёт продольной динамики пучка в высокоэнергетической
части
§ ІІ.З. Численное моделирование динамики пучка в ЛУВМ
§ 11.3.1. Динамика пучка в зависимости от числа крупных частиц
§ 11.3.2. Релаксация распределения пространственного заряда в начальной и
промежуточной частях при различных токах инжекции
§ 11.3.3. Анализ динамики пучка с применением метода семиинвариантов
§ ІІ.4. Анализ динамики пучка в ЛУВМ с применением метода группового анализа
§11.5. Динамика пучка в промежуточной части на основе однозазорных
резонаторов с высоким темпом ускорения
§ 11.5.1. Динамика пучка в структуре с одним резонатором между квадруполями..
§ 11.5.2. Динамика пучка в структуре с двумя резонаторами между квадруполями.

Глава III. СОГЛАСОВАНИЕ ПУЧКА между структурой с покф и ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЕРИОДИЧЕСКИМ КВАДРУПОЛЬНЫМ КАНАЛОМ
§ III. 1. Статическое поперечное согласование
§ 111.1.1. Согласование при одинаковых длинах периодов фокусировок.
Точность гладкого приближения
§ 111.1.2. Согласование при одинаковых частотах колебаний В Ч поля.
Адиабатическое приближение
§ III.2. Динамическое поперечное согласование
§111.2.1. Способ динамического согласования
§ 111.2.2. Устройство динамического согласования пучка на выходе
структуры с ПОКФ
§ III.3. Шестимерное согласование пучка на участке структуры с ПОКФ..
Глава IV. экспериментальные и численные исследования
ДИНАМИКИ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В
УСКОРИТЕЛЕ “ИСТРА”
§ IV. 1. Рост фазового объёма и ограничения тока пучка в экспериментальном ускорителе “Истра” с пространственно однородной квадрупольной
фокусировкой с квазиставдонарным участком ускорения (ПОКФ-1)
§ IV.2. Сопоставительный анализ динамики пучка в структурах ПОКФ-1 и ПОКФ-2 с различным режимом формирования сгустков с применением метода
семиинвариантов
§ IV.3. Динамика пучка в структуре ПОКФ-2 с мягким режимом формирования
сгустков при различных начальных распределениях частиц
§ IV.4. Сопоставление результатов численного моделирования динамики пучка с данными натурных экспериментов на модернизированной структуре ПОКФ-
с применением метода семиинвариантов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ I. ЛУВМ
ПРИЛОЖЕНИЕ II. СОГЛАСОВАНИЕ ПУЧКА
ПРИЛОЖЕНИЕ III. ПОКФ
ПРИЛОЖЕНИЕ IV. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ НА МАКЕТЕ
ДИНАМИЧЕСКОГО СОГЛАСОВАТЕЛЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ V. ИЗМЕРЕННЫЕ ЭМИТТАНСЫ НА ВЫХОДЕ ПОКФ-
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Приводится анализ состояния вопросов о росте фазового объёма, эволюции распределения фазовой плотности заряженных частиц и методах анализа динамики пучка в ускорителях. Излагаются актуальность темы, цель работы, научная новизна, защищаемые результаты работы, практическая ценность, апробация и публикации работ.
1.Состояние вопроса.
Проблема роста фазового объёма сгустка является одной из центральных в физике пучков заряженных частиц и ускорительной технике. Большое значение в ускорителе высокой мощности имеют закономерности роста поперечного нормализованного эмиттанса и перераспределения фазовой плотности частиц, приводящие к образованию ореола пучка, параметры которого влияют на величину потерь заряженных частиц и выбор значения апертурного фактора.
В монографии И.М.Капчинского [1] представлен обширный обзор механизмов роста фазового объёма пучка с большим количеством ссылок на литературные источники. Анализируя эту проблему, И.М.Капчинский отметил, что существует большое число факторов, влияющих на эффект расширения фазового объёма ускоряемого пучка, и значение этих факторов в отдельных ускорителях не одинаково. Эффекты увеличения фазового объёма и порождающие их причины И.М.Капчинский

семиинвариантами, если они существуют [117] . Для дискретного конечного множества заряженных частиц в сгустке, сосредоточенного на конечном пространственном интервале, условия существования центральных моментов заведомо выполняются. Распределение Гаусса является единственным распределением, для которого все семиинварианты любого порядка, начиная с третьего, коэффициенты асимметрии и эксцесса равны нулю [117]. Поэтому весьма удобно применить это свойство в качестве критерия для быстрой оценки на соответствие моделируемого распределения нормальному. Важным преимуществом семиинвариантов высоких порядков является то, что они взаимно увязывают центральные моменты различных порядков и более интенсивно реагируют на перераспределение фазовой плотности. Первые шесть семиинвариантов связаны с центральными моментами следующими соотношениями [93] :
Xi =т =Мх Х2 = Щ = D л = ст
Хз = Щ х4 = т4 - Ът
(2 ).
Х5 = т5 -10т2т3 Хб = тб ~ 15m2m4 -10т32 + 30т
Соотношения (2) используются при вычислении семиинвариантов по данным численного моделирования с применением крупных частиц и результатам экспериментов.