Формирование интенсивных ионных пучков в накопителях с многооборотной перезарядной инжекцией и электронным охлаждением

• Автор: Сидорин, Анатолий Олегович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Содержание

Глава 1. Применение электронного охлаждения при перезарядной инжекции на накопителе COSY
§1.1. Описание накопителя
§1.2. Методики измерения параметров и настройки накопителя и системы электронного охлаждения
§1.3. Схема перезарядной инжекции накопителя COSY, параметры инжектированного пучка протонов
Глава 2. Влияние электронного охлаждения на время жизни ионов в накопителе
§2.1. Измерения времени жизни протонов после инжекции
§2.2. Структура аксептанса COSY, положение зоны резонанса связи
§2.3. Расчет динамики движения ионов при параметрическом резонансе
Глава 3. Когерентная неустойчивость ионного пучка
§3.1. Экспериментальные исследования неустойчивости
§3 .2 Основные параметры, характеризующие устойчивость движения 63 §3.3. Методика расчета эволюции параметров ионного пучка
§3.4. Результаты расчета процесса охлаждения пучка в COSY
§3.5. Методы подавления неустойчивости
Глава 4. Физический проект системы электронного охлаждения бустера Нуклотрона
§4.1. Основные параметры системы охлаждения
§4.2. Расчет эффективности электронного охлаждения
§4.3. Требования к параметрам системы охлаждения и бустера
§4.4. Меры по предотвращению неустойчивости охлажденного пучка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Проблема формирования интенсивных ионных пучков является достаточно общей для современных накопителей. Большой интерес представляют пучки поляризованных частиц и ионов радиоактивных изотопов. Источники таких частиц, как правило, имеют невысокую интенсивность, и получение высокой светимости эксперимента связано с предварительным накоплением ионов. Для экспериментов с выведенным пучком, в которых определяющую роль играет мощность пучка на мишени, также необходимо получение в накопителях ионных пучков с интенсивностью существенно превосходящей интенсивность источника ионов.
Одним из наиболее эффективных методов инжекции, применяемых для накопления ионных пучков, является перезарядная инжекция При низкой интенсивности ионного пучка из источника применяется многооборотная перезарядная инжекция. Для получения максимальной интегральной светимости в эксперименте с внутренней мишенью в ряде случаев требуется многократно повторяемая многооборотная инжекция. При многооборотной инжекции инжектированный пучок ионов заполняет весь аксептанс накопителя, и повторная инжекция без применения охлаждения невозможна.
При использовании интенсивных источников многозарядных ионов накопление может быть осуществлено за счет многократно повторяемой однооборотной инжекции. При однооборотной инжекции мишень пересекается одновременно инжектируемым и циркулирующим пучками. Возмущающее воздействие мишени на циркулирующий пучок приводит к изменению его энергетического спектра и эмиттанса. При этом при многократной инжекции фазовая плотность частиц изменяется неуправляемым образом. Например, реализуемый в настоящее время в ИТЭФ (Москва) проект ТВН
диффузию, вызванную шумами самого электронного пучка, при любых доступных амплитудах поперечных колебаний.
Этот вывод был подтвержден прямыми измерениями шумов электронного пучка. Электронный пучок вносит в систему шумы с широким спектром частот, имеющим пологий максимум в области 8 МГц, причиной которых является нестабильность напряжения на управляющем электроде электронной пушки. Однако искусственное увеличение амплитуды шума с тем же частотным спектром более чем на порядок не приводит к уменьшению времени жизни протонного пучка.
Ток электронов, мА
Рис. 2.2. Зависимость времени жизни протонов от тока электронного пучка. Энергия электронов отстроена на - 2000 эВ.
Другим возможным источником шума, появляющегося в присутствии электронного пучка, может быть неустойчивость его нейтрализованного состояния [12]. В спектре шумов электронного пучка системы охлаждения COSY присутствуют пики, частота которых зависит от величины магнитного поля в секции охлаждения. Соответственно, они могут быть интерпретированы как колебания ионов остаточного газа, накопленных в электронном пучке. Однако, уровень нейтрализации электронного пучка невысок и стабилен независимо от настройки накопителя, тока электронного пучка и вакуумных условий, а амплитуда шума, вызванного ионами, накопленными в