Динамика частиц в сильноточных циклотронах с пространственной вариацией поля

• Автор: Карамышева, Галина Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 144 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВАІ СИЛЬНОТОЧНЫЕ ЦИКЛОТРОНЫ (ОБЗОР)
И Действующие и проектируемые сильноточные циклотроны
12 Аналитические оценки эффектов пространственного
заряда
1.2.1 Поперечный пространственный заряд
1.2.2 Силы продольного пространственного заряда
1.2.3 Целочисленный резонанс при наличии пространственного
заряда
L3 Численные расчёты эффектов пространственного заряда
1.3.1 Дисковая модель
1.3.2 Сферическая модель
1.3.3 «Needle» модель
ГЛАВАІІ МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ ЧАСТИЦ
II. 1 База данных CYCLOTRONS
IL2 ЦИКЛОТРОН -Электронная Книга MATHCAD
ИЗ ORBITA
114 D1NCIC
II.5 NAJO[20]
ГЛАВАШ ЦИКЛОТРОН DC-72 ДЛЯ CYLAB
III. 1 Выбор параметров циклотрона
111.2 Ускорение тяжелых ионов
111.3 Потери Н ~ -ионов на диссоциацию в магнитном поле
111.4 Оптимизация размеров ярма магнита

ГЛАВА1У УСКОРИТЕЛИ ТИПА TRITRON

IV. 1 TRICYC
IV. 1.1 Структура комплекса
IV. 1.2 Обоснование выбора параметров
IV 1.3 Эффекты пространственного заряда
IV. 1.4 Апертура ускорителя
IV 1.5 Продольное движение частиц
IV 1.6 Поперечное движение частиц
IV.2 Трёхкаскадный комплекс ускорителей типа TRITRON
IV.2.1 Методика расчёта структуры ускорителя
IV.2.2 Анализ структуры комплекса
IV. 2.3 Продольное движение частиц
Г ЛАВАV РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЧАСТИЦ В
СИЛЬНОТОЧНОМ ЦИКЛОТРОНЕ
V.1 Дейтронный вариант
V.l. 1 Одночастичная теория
V. 1.2 Эффекты пространственного заряда - аналитические
оценки
V. 1.3 Численное моделирование
V.2 Протонный вариант
V.2.1 Аналитические оценки
V.2.2 Численное моделирование.:
V.3 Сравнение полученных результатов с расчётами и
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ PSI INJECTOR II
1 ЛАВАУ1 ИНЖЕКТОР В ФАЗОТРОН ИИ
VI.1 Структура системы инжекции
VI.2 Динамика пучка циклотрона-инжектора
VI.3 Аналитические оценки
VI.4 Численное моделирование
VI. 4.1 Центр
VI. 4.2 Зона вывода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ограничивается случаями, когда отклонения энергии много меньше, чем энергия пучка. Из численных расчётов, относящихся к этому ограничению, сильная зависимость отклонений энергии от распределения плотности заряда вдоль банча становится очевидной. Отклонение энергии может быть разделено на две части, причём часть, линейно меняющаяся от фазы, может быть скомпенсирована изменениями параметров ВЧ -системы, в то время как другая, нелинейная часть определяет качество пучка при экстракции. Численные расчёты с дисковой моделью показывают, что не существует реального распределения плотности заряда, позволяющего избежать нелинейной части отклонений энергии как функции фазы.
1.3.2 Сферическая модель.
Двумерный численный метод, использующий рагПс1е-!п-се11 принцип, свободен от ограничений, относящихся к отклонению энергии и формы банча.
Разделение движения частиц на три части различного временного масштаба - ключ к численному моделированию. Очень быстрая часть общего движения всех частиц, движущихся вдоль центра тяжести банча. Необходимость её вычисления устраняется за счёт выбора равновесной системы координат, движущейся вместе с банчем. Дальнейшее разделение возникает между быстрым движением бетатронных колебаний и медленным движением, вызванным силами пространственного заряда.
Радиальные бетатронные колебания, будучи тесно связанными с продольными колебаниями, позволяют частицам двигаться по почти круговым орбитам в плоскости, образованной радиусом циклотрона и азимутом. Комбинируя это движение с вертикальными бетатронными колебаниями, частицы осуществляют быстрые движения по поверхности малых вертикальных цилиндров. Для расчёта медленного движения,