Накопитель с продольным магнитным полем "LEPTA"

• Автор: Селезнев, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Глава 1. Накопитель с продольным магнитным полем LEPTA

§1.1. Схема и основные параметры накопителя LEPTA

§1.2. Схема инжекции в накопитель с продольным магнитным полем, конструкция септума

* §1.3. Принцип совмещения и разведения “замагниченных”

электронного и позитронного пучков в накопителе с продольным магнитньм полем

§1.4. Конструкция кикера

§1.5. Конструкция квадруполя

Глава 2. Динамика циркулирующего пучка в дрейфовом приближение

• §2.1. Участок с однородным продольным магнитным полем

§2.2. Тороидальный соленоид

§2.3. Спиральный квадруполь в однородном магнитном поле

§2.4. Анализ матрицы накопителя
Глава 3. Тестирование элементов кольца
§3.1. Диагностика
§3.2 Тестирование и настройка схемы инжекции
9 §3.3. Тестирование спирального квадруполя

§3.4. Трассировка пучком % кольца
§3.5. Сборка накопителя и трассировка импульсньм пучком орбиты системы электронного охлаждения
Глава 4. Физический пуск накопителя LEPTA с циркулирующим электронным пучком
§4.1. Проводка пучка при выключенном квадруполе
§4.2. Матричный анализ влияния коррекций на параметры равновесной орбиты
§4.3. Формирование замкнутой орбиты
§4.4. Результаты физического пуска
§4.5. Методики измерения положения равновесной орбиты, 87 бетатронного числа и параметров поперечного сечения пучка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Первоначальная идея использования продольного (тороидального) магнитного поля в циклическом ускорителе связана с тем, что в обычном бетатроне предельное значение тока пучка определяется условиями при инжекции, когда из-за малой энергии эффекты собственного поля пучка максимальны, а величина фокусирующего поворотного поля еще мала. Введение дополнительной азимутальной компоненты магнитного поля и позволяет осуществить эффективную фокусировку интенсивного пучка при малой энергии ускоряемых частиц. Циклический ускоритель с такой конфигурацией полей получил название "модифицированный бетатрон".
Первые эксперименты по ускорению электронов в бетатроне с дополнительным тороидальным полем были осуществлены в Великобритании сразу после Второй Мировой войны. Поэтому модифицированные бетатроны являются предшественниками термоядерных (плазменных) установок - токамаков и стеллараторов, в которых также используется фокусировка продольным магнитным полем. Главное принципиальное отличие бетатронов от плазменных установок в том, что частицы в них имеют выделенное направление движения: компонента импульса, параллельная направлению магнитного поля, много больше двух других, поперечных к полю, компонент. Устойчивой работы первого бетатрона добиться тогда не удалось, так как пучок электронов после нескольких оборотов попадал на стенку камеры вблизи точки инжекции. Результаты этой работы не были опубликованы, но упоминания о ней можно найти, например, в [1].
Дальнейшее развитие ускорителей этого типа началось после работ [2, 3], где были даны оценки предельной интенсивности ускоренного пучка и предложены более удачные схемы инжекции. Одной из проблем модифицированного бетатрона является
поворачивается на некоторый угол относительно оси квадруполя, который определяется градиентом магнитного поля в нем. Этот угол поворота, измеряемый в долях от полного оборота 2п, фактически является бетатронным числом (в дальнейшем это число везде называется «медленным» бетатронным числом Qsiow). Другим бетатронным числом {Qiamor) является число шагов ларморовской спирали, которое укладывается в периметр накопителя (число вращений заряженной частицы вокруг силовой линии за время одного оборота в кольце):
Q^r = (2.46.)
ring
где: рь ~ ларморовский радиус по полной энергии, С„-„г - периметр накопителя.
Qslow
Рис. 2.5. Зависимость медленного бетатронного числа от градиента.
Определитель матрицы кольца Мгые равен единице, поскольку равен единице определитель матрицы квадруполя Л/д. Если стеллараторное условие выполнено, то матрица квадруполя выполняет оптическое преобразование и, согласно теореме Лиувиля, фазовый объем сохраняется. В нашем случае, это сохранение площади поперечного сечения пучка. Параметризуем матрицу квадруполя: