Диагностика ультрарелятивистских электронных пучков с помощью двухщелевой системы дифракционного излучения

• Автор: Шпаков, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Краткая история и современное состояние физики ускорителей частиц

1.1 Линейные и циклические коллайдеры

1.2 Источники излучения на основе ультрарелятивистских пучков заряженных частиц

1.3 Системы диагностики электронных пучков

2 Теория дифракционного излучения и его общие свойства

2.1 Поле движущейся заряженной частицы

2.2 Метод псевдофотонов для описания дифракционного излучения

2.3 Спектр дифракционного излучения и энергетические потери

заряженной частицы на излучение

2.4 Длина формирования дифракционного излучения
2.5 Расходимость пучка и форм-фактор для дифракционного излучения
3 Основы диагностики электронных пучков с помощью дифракционного излучения
3.1 Система диагностики электронных пучков с помощью ДИ,
состоящая из одной щели

3.2 Диагностика пучка электронов с помощью системы, включающей две щели
3.3 Влияние эффектов ближнего поля на угловое распределение
ДИ в двухщелевой системе
3.4 Влияние смещения центров щелей на угловое распределение
ДИ в двухщелевой системе
4 Эксперименты с двухщелевой системой ДИ на TTF FALSH
4.1 Общая схема TTF FLASH
4.2 Экспериментальная установка
4.3 Результаты экспериментов со смещением щелей относительно друг друга, в двухщелевой системе
4.4 Определение эмиттанса пучка с помощью двухщелевой системы ДИ
Заключение
Список рисунков
Литература

Введение
В мире существует большое количество разнообразных ускорителей частиц, построенных для решения различных задач как фундаментальных, так и прикладных. Несмотря на то, что каждый из типов ускорителей решает свой круг задач, для всех ускорителей является необходимым решение общего набора задач, связанных с транспортировкой пучка заряженных частиц. С момента своего формирования и до момента вывода из канала ускорителя пучок заряженных частиц может участвовать в большом количестве процессов, так или иначе влияющих на его траекторию или форму, в том числе, таких как отклонение и фокусировка с помощью соответствующих типов магнитов, ускорение в высокочастотных полях, а также собственно транспортировка пучка в самом ускорителе. На каждом этапе существует потребность в получении информации о пучке. К тому же, всегда существуют неточности при управлении пучком. В совокупности с внешними воздействиями это может приводить к отклонению параметров и траектории пучка от необходимых, что только увеличивает потребность в качественной диагностике.
Одними из самых простых приборов диагностики пучка являются лю-минофорные экраны. Такие устройства обычно представляют собой металлическую пластину с нанесенной на нее слоем люминофора - вещества, которое излучает в видимом спектре при облучении частицами пучка. Процесс диагностики происходит в несколько этапов. Экран с люминофором вводится в канал ускорителя, так чтобы на него падал пучок. После этого проводится измерение высвечиваемого пятна, которое зависит от тока пучка. На основе этих измерений восстанавливаются размеры пучка. На
Тогда, подставляя выражение ПИ и предполагая, что излучение сконцентрировано в конусе ~ І/7, можно получить выражение [58]:
лу = ,ІЇШ 4гг3Г2 (02 + 02 + 7-2) ' ' '
Как можно видеть, ПИ может быть рассмотрено как предельный случай ДИ. Различие между этими двумя случаями заключается в наличии дифракционных эффектов для ДИ. Однако бывают случаи, когда дифракционные эффекты присутствуют и при ПИ. Например, если размеры экрана, который пересекает частица, очень маленькие, или она его пресекает на самом его краю [71].
2.3 Спектр дифракционного излучения и
энергетические потери заряженной частицы на излучение
С помощью полученных в предыдущем разделе выражений для поля ДИ опишем некоторые свойства ДИ, которые будут полезны в дальнейшей работе. В частности, будет получен спектр ДИ, а также рассчитано количество энергии, теряемой частицей на излучение.
Рассмотрим электрон, проходящий под нормальным углом в непосредственной близости от полуплоскости из идеального проводника. Воспользовавшись выражениями (2.29) и (2.30), можно записать поле ДИ от полуплоскости в виде
О РІС Р
= (2'35) ■кУй/ / - гку
где /г - прицельный параметр, на котором пролетает электрон. Воспользо-