Исследование оптики и настройка поперечной динамики частиц на линейном ускорителе ионов Н + и Н-

• Автор: Мирзоян, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ДИНАМИКА СИЛЬНОТОЧНЫХ ПУЧКОВ НИЗКОЙ ЭНЕРГИИ В ДЛИННЫХ КАНАЛАХ ИНЖЕКЦИИ.
§ 1. Оптика сильноточного пучка в канале инжекции протонов линейного ускорителя Московской
мезонной фабрики (ЛУ ММФ)
§ 2. Оптика сильноточного пучка в канале инжекции
отрицательных ионов водорода ЛУ ММФ
§ 3. Особенности перехода в каналах инжекции
на пониженную энергию инжекции
§ 4. Влияние сил объемного заряда на пучок в каналах
транспортировки
§ 5. Критерии выбора каналов инжекции
Глава 2. ДИАГНОСТИКА ПУЧКОВ НА КАНАЛАХ ИНЖЕКЦИИ.
§ 1. Диагностика пучка на канале инжекции протонов
§ 2. Измеритель эмиттанса пучка
§ 3. Характерные погрешности измерения эмиттанса
§ 4. Измеритель профиля пучка
§ 5. Измерители тока пучка
§ 6. Устройство визуального наблюдения изображения
пучка
§ 7. Особенности диагностики пучка в канале инжекции протонов при переходе на пониженную энергию
инжекции
§ 8. Особенности диагностики пучка канала инжекции
отрицательных ионов водорода
§ 9. Влияние взаимодействия с веществом протонов и отрицательных ионов водорода на измерения
параметров пучка
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ СИЛЬНОТОЧНОГО ПУЧКА В КАНАЛЕ ИНЖЕКЦИИ ПРОТОНОВ ЛУ ММФ.
§ 1. Методика наладки длинных каналов
транспортировки сильноточных пучков
§ 2. Особенности настройки канала инжекции протонов
§ 3. Согласование пучка протонов при включении
резонаторов-группирователей
§ 4. Влияние возмущающих факторов на процесс
настройки и согласования пучка протонов
§ 5. Исследование пространственно-временной
структуры пучка протонов
§ 6. Особенности настройки пучка протонов при
переходе на пониженную энергию инжекции
Глава 4. НАСТРОЙКА ПОПЕРЕЧНОЙ ДИНАМИКИ ЧАСТИЦ СИЛЬНОТОЧНОГО ПУЧКА ПРОТОНОВ В ЛУ ММФ.
§ 1. Согласование эмиттанса пучка с аксептансом
начальной части ускорителя
§ 2. Согласование пучка на выходе начальной части
ускорителя
§ 3. Согласование пучка на участке 160 МэВ
§ 4. Вывод и настройка пучка на изотопный комплекс
§ 5. Коррекция центра тяжести пучка на входе в ускоритель и на участках 20 МэВ, 100 МэВ и
160 МэВ
§ 6. Изменение эмиттанса пучка протонов вдоль
линейного ускорителя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Линейные ускорители ионов Н+ и Н (протонов и отрицательных ионов водорода) являются незаменимым инструментом для проведения исследований по физике средних энергий. Кроме того, в последние 10-г 15 лет проводятся разработки сильноточных ускорителей на энергию ~1 ГэВ и средний ток пучка до ~100 мкА. Развивается также направление использования линейных ускорителей Н с энергией 400 МэВ и средним током до 400 мкА в качестве инжектора в быстрый циклический синхротрон. Известно, что для успешного ускорения больших средних токов необходимо ограничить относительный уровень потерь частиц. Особую значимость в решении этой задачи приобретает согласование пучков двух сортов от высоковольтных инжекторов, Н+ и Н, с резонансным ускорителем, как это имеет место на линейном ускорителе Московской мезонной фабрике (ЛУ ММФ).
Практически во всех сильноточных линейных ускорителях
между инжектором и ускорителем существуют каналы
транспортировки протяженностью от 2-гЗ до 10ч-12 метров. Связано это в первую очередь с необходимостью размещения на канале устройств формирования пучка, фокусирующих элементов и средств диагностики для обеспечения проводки и согласования пучка между инжектором и линейным ускорителем. Кроме того, желание ускорять частицы различных сортов как одновременно, так и поочередно, с целью обеспечения большей эффективности работы ускорителя на физические эксперименты, неизбежно приводит к созданию
достаточно длинных каналов с поворотными магнитами, часть из
которых выполняет функции вывода двух пучков на общий для них участок канала. При формировании пучков в таких каналах необходимо обеспечить высокую эффективность проводки и согласования с линейным ускорителем.
Другим, не менее важным обстоятельством является
необходимость минимизации потерь на сильноточных ускорителях с целью избежать заметную активацию оборудования. Поэтому в таких ускорителях чрезвычайно важно обеспечить согласование частиц на всех участках перехода между ускоряющими структурами различного типа и нарушения регулярности фокусирующей системы.

нестабильности, ведущим к росту эмиттанса. Рост эмиттанса при этом происходит при условии а/а0<0.7 или если Ясогл /(к) заметно отличается от 1.
5. При а0<60° и отношении сг/ст0 вплоть до 0.05 роста эмиттанса нет из-за достаточно жесткой фокусировки;
при а(|>90° рост эмиттанса происходит, если доминирует пространственный заряд.
В таблице 5 представлены расчетные значения а и а0 для каналов инжекции ЛУ ММФ. Значения а и а0 определены не совсем корректно, так как огибающие не являются согласованными, а фокусирующий канал - строго периодическим. Однако учитывая, что эти каналы состоят из относительно небольшого количества фокусирующих линз и дают по огибающей всего несколько периодов фокусировки, а (Я.) по каждому периоду примерно равны и
отличаются от Ясогл незначительно, такой подход позволяет, на наш взгляд, дать качественную оценку возможного роста эмиттанса с учетом изложенных ранее в этом параграфе причин и условий для этого роста. Из таблицы видно, что в канале протонов при энергиях инжекции 400У750 кэВ доминирует влияние пространственного заряда при слабой фокусировке. Поэтому, хотя развитие коллективных неустойчивостей маловероятно вследствие небольших 14, рост эмиттанса может иметь место из-за перераспределения частиц. В канале ионов Н условий для роста эмиттанса нет вследствие заметно более жесткой фокусировки.
Таблица 5. Значения си а0 для каналов инжекции ЛУ ММФ,
ЯоЯо Наименование єнорм, инж, <*0 > а ТЭ согл N
п/п канала % см-мрад кэВ град <*>
1. Канал протонов 0.4 750 135 0.56
2. Канал протонов 0.4 400 100 0.36
3. Канал ионов Н 0.35 400 40 0.25