Динамика пучков в ионных накопителях при определяющем влиянии процессов рассеяния

• Автор: Смирнов, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОГРАММА BETACOOL

1.1. Методы моделирования динамики частиц в накопителях

1.2. Численные алгоритмы

1.2.1. Расчет характерных времен эволюции параметров пучка

1.2.2. Алгоритм модельного пучка

1.2.3. Алгоритм трекинга частиц

1.2.4. Отображение суммы скоростей процессов нагрева и охлаждения

1.3. Методы охлаждения ионных пучков

1.3.1. Электронное охлаждение

1.3.2. Стохастическое охлаждение
1.3.3. Лазерное охлаждение
2. РАССЕЯНИЕ НА ВНУТРЕННЕЙ МИШЕНИ
2.1. Взаимодействие заряженных частиц с веществом
2.1.1. Взаимодействие в продольном направлении. Модель Урбана
2.1.2. Взаимодействие в поперечном направлении. Многократное рассеяние
2.1.3. Рассеяние в соответствии с Гауссовьм законом
2.1.4. Расчет вероятности потери частиц
2.1.5. Рассеяние на остаточном газе
2.2. Эксперименты с внутренней мишенью ESR
2.2.1. Постановка эксперимента
2.2.2. Потери энергии на мишени
2.2.3. Процесс рассеяния на мишени
2.2.4. Равновесие между процессами охлаждения и рассеяния
2.3. Рассеяние ионов на низкой энергии
2.3.1. Эксперименты на накопителе ELISA
2.3.2. Моделирование динамики пучка на накопителе USR
3. КОРПУСКУЛЯРНАЯ МИШЕНЬ
3.1. Модель корпускулярной мишени для долговременных процессов
3.1.1. Расчет светимости
3.1.2. Средняя светимость
3.1.3. Использование ВЧ барьеров
3.2. Экспериментальное исследование на WASA@COS Y

3.2.1. Параметры эксперимента
3.2.2. Сравнение моделирования с экспериментом
3.3. Эффективная светимость для корпускулярной мишени
3.3.1. Колебание светимости
3.3.2. Кратковременные колебания светимости
3.3.3. Эффективная светимость
3.4. Моделирование эксперимента PANDA@HESR
3.4.1. Аналитическая оценка пиковой светимости
3.4.2. Численное моделирование эксперимента
4. ВНУТРИПУЧКОВОЕ РАССЕЯНИЕ
4.1. Модели внутрипучкового рассеяния
4.1.1. Модель многократных столкновений частиц
4.1.2. Модель газовой релаксации
4.1.3. Модель Мартини-Пивински
4.1.4. Модель Джей Вея
4.1.5. Модель Бьеркена-Мтингвы
4.1.6. Кинетическая модель внутрипучкового рассеяния
4.2. Экспериментальное исследование внутрипучкового рассеяния
4.2.1. Эксперименты на накопителе ESR
4.2.2. Эксперименты на коллайдере RHIC
4.3. Проект NICA
4.3.1. Структура коллайдера
4.3.2. Внутрипучковое рассеяние в коллайдере
4.3.3. Охлаждение пучков в коллайдере
5. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ИОННЫЕ ПУЧКИ
5.1. Физика кристаллических пучков
5.1.1. Критерии кристаллического состояния пучка
5.1.2. Структура кристаллических пучков в идеальном канале
5.2. Экспериментальное исследование кристаллических пучков
5.2.1. Эксперименты на накопителе ASTRID
5.2.2. Кристаллические пучки на установке PALLAS
5.2.3. Накопитель S-LSR для формирования кристаллических пучков
5.3. Упорядоченное состояние
5.3.1. Критерий упорядоченного состояния
5.3.2. Упорядоченные пучки на накопителе ESR
5.3.3. Эксперименты на накопителе CRYRING
5.4. Внутрипучковое рассеяние в области низких температур
5.4.1. Продольный нагрев за счет оптики накопителя
5.4.2. Численное моделирование упорядоченного состояния
5.4.3. Моделирование экспериментов на ESR
5.4.4. Моделирование экспериментов на НАП-М
5.4.5. Аномальное поведение внутрипучкового рассеяния
6. УПОРЯДОЧЕННЫЕ ПРОТОННЫЕ ПУЧКИ
6.1. Первые эксперименты на НАП-М
6.2. Эксперименты на COSY
6.3. Исследование упорядоченных протонных пучков на накопителе S-LSR
6.3.1. Эксперименты с упорядоченными протонными пучками
6.3.2. Влияние пространственного заряда электронного пучка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ПРИЛОЖЕНИЯ
П.1. Проблемы интегрирования в модели Мартини
П.2. Уравнения движения для моделирования кристаллических пучков
ЛИТЕРАТУРА

С этими значениями, энергетический уровень £2 соответствует, приблизительно, энергии К - оболочки атомов и количеству 2/г электронов этой оболочки.
Потери энергии на возбуждение равны
Д£е = щЕ + пгЕ2 , (2.9)
где П и П2 случайные целые числа, взятые из распределения Пуассона. Потери энергии на ионизацию считаются следующим образом:
м-”=§т4г (2Л0)
пз случайное целое число, взятое из распределения Пуассона, случайные числа из
промежутка от 0 до 1, я
Ет +
Подводя итог выше сказанному, алгоритм по вычислению колебаний можно разделить на следующие шаги:
• Для заданной толщины мишени Дх программа вычисляет среднюю энергию потерь АЕвв-
• Средняя энергия потерь распределяется между возбуждением и ионизацией, в соответствии со значением параметра г.
• В соответствии с макроскопическим сечением, программа рассчитывает ожидания событий возбуждения П И «2 и событий ионизации щ.
• Реальное количество событий генерируется случайным образом по закону Пуассона.
• Полная энергия потерь ДЕ,0И| считается как сумма потерь на возбуждение атомов (2.9) и их ионизацию (2.10). Ионизационные потери вычисляются при помощи чисел, сгенерированных случайным образом.
• Отклонение продольной компоненты импульса частицы вычисляется по формуле:
(2-11)
р 1+у АЕ
где Е - кинетическая энергия частицы на нуклон, А — атомный номер частицы. Ожидание потерь энергии ДЕдв считается по формуле Бета-Блоха:
ЕЕВВ _ _^у2 Ет 1 рАх Р Ат /
хп2т‘с2Р2г1Е* р*Л
(2.12)