Неразрушающая диагностика интенсивных сгустков заряженных частиц электронным пучком низкой энергии.

• Автор: Логачев, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Введение

Глава 1 Обзор неразрушающих методов диагностики интенсивных пучков

1.1 Методы, основанные на электромагнитном взаимодействии интенсивного пучка с элементами вакуумной камеры ускорителя

1.2 Методы, основанные на использовании синхротронного излучения,

производимого пучком электронов или позитронов высокой энергии в

поворотных магнитах

1.3 Лазерный комптоновский измеритель поперечного размера пучка

1.4 Монитор поперечного размера пучка на основе ионизации газа низкого

давления, инжектируемого в область взаимодействия

1.5 Неразрушающий сканирующий измеритель профиля интенсивных

ионных пучков
Глава 2 Принцип действия и основные методики применения пучкового датчика
2.1 Определение продольного распределения частиц в интенсивном
релятивистском сгустке
2.2 Определение длины релятивистского сгустка в случае гауссова
распределения продольной плотности частиц в нем
2.3 Определение поперечной координаты центра масс сгустка
2.4 Измерение угла разворота оси сгустка к направлению его
поступательного движения
2.5 Томография интенсивных протонных пучков высокой энергии
Глава 3 Установка
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Калибровка детектирующей системы
3.3 Расположение основных элементов пучкового датчика
Глава 4 Экспериментальныерезультаты
4.1 Диагностика пучков в циклических ускорителях и накопителях
4.2 Диагностика пучков линейных ускорителей 8-диапазона
4.3 Регистрация полей излучения на линейном ускорителе
Глава 5 Численное моделирование работы пучкового ДаТчика

5.1 Описание физической модели и разностной схемы
5.2 Численное моделирование процесса измерения парам: еггров
интенсивных сгустков
Заключение
Список литературы
Введение І

Проведение современных экспериментов по физике элементарных частиц и физике высоких энергий, появление установок нового поколения для работы

с синхротронным излучением и для прикладных исследований требуют непрерывного улучшения параметров пучков заряженных частиц (в первую очередь, их интенсивности и яркости). Такое улучшение не может быть достигнуто без соответствующего развития новых методов диагностики пучков заряженных частиц. Эти методы должны, во-первых, не ухудшать качества исследуемого пучка, во-вторых, работать при значительных плотностях мощности в исследуемом пучке (до 1015 Вт/см2) и, в-третьих, быть чувствительными к его внутренней структуре.
Неразрушающие методы диагностики интенсивных пучков основаны на измерении электромагнитных полей, создаваемых заряженными частицами интенсивного пучка. Такие методы используют электромагнитное взаимодействие исследуемого пучка с разнообразными «зондирующими элементами», такими как вакуумная камера ускорителя, газовый поток, движущийся поперек диагностируемого пучка, внешний электронный пучок или луч мощного лазера. Для целей диагностики также возможно использование синхротронного излучения, производимого пучком электронов, позитронов или протонов высокой энергии в поворотных магнитах.
С момента появления первых ускорителей и по сей день методы неразрушающей диагностики пучков, основанные на электромагнитном взаимодействии пучка заряженных частиц с элементами вакуумной камеры ускорителя, остаются наиболее популярными. Эту группу методов можно разделить на две части. Первая основана на регистрации токов или зарядов, наводимых пучком заряженных частиц на проводящих элементах вакуумной

Данный метод также позволяет проводить измерения длины сгустка. Основная идея такого измерения основана на использовании
интерференционной картины от двух лазерных лучей, имеющих немного разные частоты световых колебаний. Таким образом, создается модуляция во времени интерференционной картины с частотой, равной разнице оптических частот пересекающихся лучей (см. Рис. 9). Пересекая область
интерференционной картины, электронный сгусток производит комптоновские гамма кванты.
Рис. 9. Схема измерения длины сгустка, основанная на лазерной гетеродинной методике.
Число таких квантов зависит от фазы пролета сгустка. Результирующее распределение вероятности регистрации определённого числа комптоновских фотонов, полученных от одного сгустка, зависит от длины пучка (см. Рис. 10).
МУАв-Лазер
2«зл ратілииіга пт
Перестраиваемый лазер (ОПГ) -532 пт
Сканирование по частоте
Электронный пучок