Введение к работе
Актуальность темы. Современные эксперименты в области физики элементарных частиц и атомного ядра, проводимые на ускорителях, предъявляют высокие требования к параметрам используемых пучков частиц. Сокращение времени проведения экспериментов и повышение точности измерений связаны с увеличением интенсивности пучков. В то же время, в экспериментах с высокоинтенсивными импульсными пучками обостряются проблемы, связанные с регистрацией изучаемых процессов. При выводе таких пучков в течение короткого промежутка времени создается высокая плотность загрузки элементов регистрирующей аппаратуры, что приводит к значительным просчетам и искажениям измеряемых спектров. Увеличение длительности вывода заряженных частиц из ускорителя позволяет осуществлять совпадательные эксперименты и значительно повысить информативность исследований. В настоящее время велик интерес к экспериментам на электронных ускорителях с использованием систем меченпя фотонов. В этих системах для получения 7~квантов используются электронные пучки с точно известной энергией. Высокая степень монохроматичности пучка позволяет повысить точность определения энергии 7~кваптов, что, в свою очередь, значительно расширяет возможности экспериментов.
Для получения растянутого во времени выведенного пучка заряженных частиц (медленный вывод) получил широкое распространение метод резонансной раскачки бетатронных колебаний.
Резонансные методы основаны на том, что в рабочей области ускорителя создаются условия для возбуждения определенного резонанса бетатронных колебаний. Выбор резонанса зависит от особенностей конкретного ускорителя. В настоящее время для вывода частиц из цикли-
—4—
ческих ускорителей, а также растяжителей широко используются резонанси третьего порядка радиальных бетатронных колебаний. Однако, иногда бывает сложно применить резонанс этого типа. Например, для электронного синхротрона "Пахра" на энергию 1.2 ГэВ резонанс радиальных бетатронных колебаний vx = 2/3 лежит далеко от рабочей точки синхротрона. В то же время резонанс четвертого порядка vz = 3/4 расположен много ближе к этой точке. Поэтому представляет определенный интерес исследование возможности использования этого резонанса для вывода электронов.
Цель работы; Проведение численного моделирования и экспериментального исследования динамики частиц в условиях возбуждения нелинейного резонанса радиальных бетатронных колебаний четвертого порядка для обеспечения эффективного вывода ускоренных электронов в широком диапазоне энергий. Запуск и оптимизация параметров системы медленного вывода электронов из синхротрона "Пахра". Разработка и создание выводных устройств (септум-магнитов).
Новизна работы. Предложен метод расчета замкнутой орбиты в циклическом ускорителе, позволяющий эффективно проводить вычисления с учетом реальных магнитных полей ускорителя.
Разработаны и созданы конструкции септум-магнитов с малыми рассеянными полями, что позволяет снизить до приемлемой величины влияние этих магнитов на динамику частиц в рабочей области ускорителя.
Создан пакет программ, позволяющий проводить моделирование динамики частиц в нелинейных полях в условиях возбуждения нелинейного резонанса радиальных бетатронных колебаний четвертого порядка.
Впервые осуществлен медленный вывод электронов с использованием нелинейного резонанса четвертого порядка.
—5—
Практическая ценность. В результате выполнения диссертационной іботьі завершено создание системы медленного вывода электронов из гахротрона "Пахра". Выведенный электронный пучок открывает воз-эжности для проведения широкого круга экспериментов. В том числе с применением прецизионной системы мечения 7~квантов тормозного щученпя. Разработана конструкция септум-магнитов с малыми рассе-шыми магнитными полями. Данные магниты могут эффективно ис-эльзоваться как при выводе частиц из ускорителей, так и в процес-; инжекции, что подтверждается опытом эксплуатации на синхротроне Пахра". Предложена^ методика расчета замкнутой орбиты дает возмож-ость достаточно эффективно проводить расчеты в реальных магнитных олях ускорителя, при этом, она может быть реализована практически любым пакетом программ, позволяющим расчитывать траектории ча-тиц в циклическом ускорителе.
Апробация работы.
Результаты диссертации докладывались на следующих совещаниях конференциях: Всесоюзная конференция "Разработка и практическое ^пользование электронных ускорителей" (Томск, 1975г.), Девятое Все-оюзное совещание по ускорителям заряженных частиц (Дубна, 1984г.) )динадцатое Всесоюзное совещание по ускорителям заряженных ча-тиц (Дубна, 1988г.), Европейская конференция по ускорителям частиц СРАС'90 (Ницца, 1990г.), конференция по ускорителям частиц РАС'91 Сан-Франциско, 1991г.), конференция по технологии магнитов МТ-13 Victoria, Canada, 1993г).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных забот.
Объем диссертации. Диссертация содержит 128 страниц, в том числе
—6—
23 рисунка, 7 таблиц и 87 наименований литературы.
