Методы вывода частиц из протонных ускорителей на высокие энергии с использованием поликристаллических и монокристаллических внутренних мишеней

• Автор: Асеев, Алексей Акимович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 285 с. : ил.

Содержание диссертации

Предисловие

® Глава I. Исследования и развитие существующих методов

♦; вывода пучков

1. Введение

2. Вывод пучков вторичных частиц

2.1 Результаты использования ’’толстых” мишеней (обзор)

2.1.1 Характеристика мишеней

2.1.2 Наведение пучка на внутренние мишени

2.1.3 Динамика пучка при взаимодействии с мишенью

2.1.4 О временной структуре пучков вторичных частиц

2.1.5 Совместная работа мишеней в цикле ускорения
2.2 Одновременный вывод частиц для 4-5 экспериментов
9 2.2.1 Особенности наведения ускоренного пучка одновременно
на три внутренние мишени
2.2.2 Исследования работы мишеней в ’’тени” с частицами больших
амплитуд
2.2.3 Эффективность внутренних мишеней при их одновременной
работе
2.3 Исследование ’’тонких” мишеней и получение выводимых пучков
нового качества
2.-3.1 Обоснование и выбор материала. Тепловые расчеты тонких
^ мишеней
* 2.3.2 Особенности динамики ускоренного пучка при взаимодействии
с тонкой внутренней мишенью
^ 2.3.3 Исследование одновременной работы толстых внутренних
мишеней с тонкой. Характеристики выводимых пучков
2.3.4 Улучшение временной структуры пучков вторичных частиц
при работе тонкой мишени
3. Совместная работа внутренних мишеней с быстрым и/или
резонансным медленным выводами протонов
3.1 Особенности совместной работы
^ 3.2 Исследования механизма подавления ВЧ-структуры 200 кГц
в пучках вторичных частиц при быстром выводе протонов
3.3 Исследования двукратного вывода интенсивного пучка протонов
на установку Нейтринный Детектор

3.3.1 Принцип вывода
3.3.2 Расчеты вывода пучка протонов
3.3.3 Экспериментальные результаты
3.4 Исследования одновременной работы внутренних мишеней
с резонансным медленным выводом
3.4.1 Особенности динамики пучка при параллельной работе
РМВ и ВМ
3.4.2 Схемы вывода. Экспериментальные результаты
4. Исследования возможности резонансного медленного вывода одновременно в два независимых направления
4.1 Результаты расчетов. Схемные решения
4.2 Оценки эффективности вывода
4.3 О быстром выводе пучка в данной схеме
5. Выводы к главе
Глава II. Исследования нерезонансного медленного вывода ускоренных протонов
1. Введение
2. Динамика пучка ускоренных протонов при нерезонансном
медленном выводе
2.1 Описание принципа вывода
2.2 Влияние многократного кулоновского рассеяния частиц
2.3 Влияние ионизационных потерь энергии
2.4 Совместное влияние эффектов рассеяния и потерь энергии
2.5 Численные оценки
2.6 Сравнение результатов вывода пучка из У-70 и
слабофокусирующих ускорителей
3. Вывод пучка протонов на установку ФОДС
3.1. Распределение частиц в апертуре первого септум-магнита.
Начальный фазовый объем пучка
3.2. Оптимизация параметров мишеней. Особенность выводимого
пучка
3.3. Схема вывода протонов
3.3.1 Фазовый об”ем пучка. Оценки эффективности
3.3.2 Практические результаты вывода пучка протонов
4. Исследования одновременного вывода ускоренных протонов и вторичных частиц
4.1 НМВ протонов на установки ФОДС-2,СВД (канал N22)
4.1.1 Требования. Особенности вывода пучка на установку СВД
* 4.1.2 Вывод пучка протонов вместе с выводом вторичных частиц
4.1.3 Формирование пучка на мишени установки
4.1.4 Экспериментальные результаты
4.2 НМВ протонов на установку СФИНКС (канал N21)
4.2.1 Особенности вывода пучка протонов
4.2.2 Укороченная схема вывода пучка
4.2.3 Экспериментальные результаты
4.3 НМВ протонов на установку Комплекс Меченых Нейтрино
4.3.1 Требования к выведенному пучку
4.3.2 Схемы вывода
® 4.3.3 Вывод пучка по схеме 1 (через дефлектор СМ-18)
4.3.4 Вывод пучка по схеме 2 (через дефлектор ЭД-106)
4.3.5 Оценка эффективности вывода
4.4 Другие возможности совместной работы НМВ и ВМ:
'* 4.4.1 Работа НМВ и установки ГАМСМд с мишени на
положительных координатах
4.4.2 Первые результаты использования W и Си мишеней
4.5 Перспективы использования Нерезонансного Медленного Вывода 157 Ф 4.5.1 Данные об эффективности НМВ для Тэватрона и SPS
4.5.2 Оценки эффективности НМВ для ускорителя ИФВЭ
5. Выводы к главе II
' 4)
Глава III. Исследования и развитие вывода пучка протонов изогнутыми монокристаллами
1. Введение
2. Общие принципы каналирования
3. Исследования вывода пучка на установку ПРОЗА
3.1 Необходимость вывода пучка протонов максимальной энергии
'щ 3.2 Схемы и особенности вывода протонов из У
^ 3.2.1 Вывод из магнитного блока
3.2.2 Вывод из магнитного блока

Изменения амплитуд ААг>х зависят от фазы колебаний частиц на мишени. Результирующая амплитуда после конкретного пересечения мишени может быть больше или меньше, чем до пересечения. Однако имеет смысл оценивать изменение амплитуд, усредненное по всем фазам.
Как видно из последних двух уравнений, средние значения первых трех членов уравнения (26) и первого члена уравнения (27) равны нулю, но не равны нулю их квадратичные члены. Это означает, что в результате многократного кулоновского рассеяния и ионизационных потерь энергии размеры пучка будут расти. Наглядное представление об увеличении амплитуд бетатронных колебаний, смещении равновесной орбиты и уменьшении свободной апертуры вакуумной камеры ускорителя из-за рассеяния и ионизационных потерь энергии частиц при взаимодействии с мишенью дает рис.13.
Рис. 13. Иллюстрация роста амплитуды колебаний частицы при пересечении мишени.
Влияние мишени на интенсивность пучка. Процесс поглощения протонов, в результате чего рождаются потоки вторичных частиц, качественно можно объяснить следующим образом. После каждого пересечения мишени исходная интенсивность /д пучка уменьшается из-за ядерных взаимодействий на величину [37]:
где: Ь - толщина мишени по пучку в см; р,Ьц - плотность и ядерная длина свободного пробега материала мишени (в г/см2). Число частиц, не
(28)