Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование импедансов вакуумной камеры и их влияния на параметры продольного и поперечного движений интенсивного пучка в протонном синхротроне Михеев, Михаил Сергеевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Михеев, Михаил Сергеевич. Исследование импедансов вакуумной камеры и их влияния на параметры продольного и поперечного движений интенсивного пучка в протонном синхротроне : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.20 / Ин-т физики высоких энергий.- Протвино, 1994.- 20 с.: ил. РГБ ОД, 9 94-2/2600-4

Введение к работе

Актуальность темы

В Институте физики высоких энергай ведется сооружение ускорительно-накопительного комплекса (УНКЯ Рекордные проектные параметры комплекса по энергии 0,4? ТэВ, интенсивности выведенного пучка б-1014р/цикл для экспериментов на фиксированной мишени и светимости в коллайдерком режиме 1-Ю33 cm'V1 позволят выйти в фундаментальных исследованиях по физике высоких энергий на новый качественный уровень. Обеспечение проектных параметров комплекса предъявляет жесткие требования по сохранению инвариантного продольного и поперечного эмиттансов пучка во всей цепочке ускорителей, начиная от линейного инжектора и кончая сверхпроводящим коллайдером. Основными причинами, ограничивающими интенсивность выведенного пучка и светимость коллайдера, являются эффекты пространственного заряда, приводящие к росту эмиттанса пучка.

Протонный синхротрон У-70 будет использован в качестве инжектора первой ступени УНК. Введенный в эксплуатацию в 1967 году этот ускоритель был рассчитан на получение пучка с интенсивностью 5 10ир/цикл. В результате модернизации его интенсивность была поднята до 5 1012р/цикл (при инжекции от линейного ускорителя И-100). Сооружение быстроцикличного бустера на энергию 1,5 ГэВ ^позволило сместить ограничения по кулоновскому сдвигу бетатронных частот в область более высокой интенсивности. Теперь одной из главных причин, ограничивающих интенсивность пучка, стали динамические эффекты пространственного заряда, так называемые неустойчивости пучка. Они возникают из-за электродинамического взаимодействия пучка с периферийным оборудованием и сопровождаются увеличением продольного и поперечного эмиттансов пучка.

Работы по дальнейшему повышению интенсивности до уровня 510'3р/цикл в соответствии с проектом УНК потребовали проведения исследований механизмов наблюдаемых эффектов и идентификации элементов вакуумной камеры кольца, взаимодействие с которыми вызывает неустойчивости пучка.

В диссертации рассмотрен комплекс вопросов, связанный с

экспериментальными исследованиями высокочастотных неустоичивостеи пучка ускорителя У-70 — основной причиной, ограничивающей в настоящее

'Усксрительно-накопительный комплекс на энергию 3000 ГэВ. (Физическое обоснование). Препринт ИФВЭ 93-27. — Протвино, 199

. Научная новизна результатов

Впервые разработаны высокочастотная аппаратура и методики измерения,
позволившие проводить исследования спектральных и амплитудных
характеристик неусюйчивостей пучка в протонном синхротроне ИФВЭ в
диапазоне частот 0,1+Ю ГГц. Впервые экспериментально исследовано
взаимодействие интенсивного протонного пучка с гофрированной вакуумной
камерой. Показано, что резонансный характер взаимодействия обусловлен
механизмом замедления электромагнитной волны на. гофрах вакуумной камеры
Проведено сравнение результатов исследования характеристик неустойчивости с
результатами стендовых измерений электродинамических характеристик

отрезков гофрированной камеры. На основании этою сравнения был сделан вывод о том, что гофр является причиной высокого продольного импеданса камеры на частотах порядка 6 ГГц.

Обнаружена и экспериментально исследована поперечная высокочастотная неустойчивость пучка. Доказано, что она относится к типу неустойчиврстей "голова-хвост".

Впервые на основании исследования поперечной высокочастотной неустойчивости пучка и стендового измерения характеристик пикап-электрода системы измерения орбиты У-70 показано, что реактивные элементы цепи пикапа являются причиной высокого поперечного импеданса на частотах вблизи 100 МГц, который приводит к неустойчивости пучка типа "голова-хвост". Установлено также, что поперечный импеданс резонаторов станции перефуппировки пучка имеет величину, приводящую к неустойчивости пучка уже на достигнутом уровне интенсивное.

Разработаны аппаратура и методика, с помощью которых впервые проведено измерение поперечной передаточной функции сгруппированного протонного пучка. Методика была применена для измерения передаточной функции в условиях сильной кубической нелинейности магнитного поля и исследования характеристик пучка в зависимости от его интенсивности.

Научная и практическая ценность

Подготовка ускорителя У-70 для работы в качестве инжектора УНК предполагает проведение работ по модернизации ряда его систем. Выполненные в рамках настоящей диссертации исследования позволили определить те элементы вакуумной камеры и периферийного оборудования, которые должны быть заменены, модернизированы или устранены. В частности, показано, что высокий продольный импеданс камеры на частоте =6 ГГц, обусловленный взаимодействием пучка с замедляющей структурой, каковой является гофр вакуумной камеры, не позволит получить параметры пучка, соответствующие требованиям УНК. На основании этого заключения было рекомендовано заменить гофрированную вакуумную камеру У-70 на гладкую.

интенсивности 51013р/цикл возможно только при устранении гофра вакуумной камеры

3. Исследование высокочастотного поперечного импеданса камеры показало, что основными причинами поперечной неустойчивости пучка являются "паразитные" реактивности цепей пикап-электродов системы измерения орбиты пучка, имеющие высокодобротный резонанс на частоте =100 МГц и поперечный высокочастотный импеданс резонаторов станции перегруппировки пучка на частотах 300 и 400 МГц.

4 Разработана аппаратура и методика измерения передаточной функции сгруппированного пучка, показана возможность применения этой методики для диагностики параметров бетатронных колебаний и настройки режима работы ускорителя.

Апробация диссертационной работы

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах Отделения УНК ИФВЭ, CERN, на 10-, 11-, 12-м Всесоюзных совещаниях по ускорителям заряженных частиц в Дубне, на 13- и 1Фй Международных конференциях по ускорителям в Новосибирске и Тсукубе (Япония).

По материалам диссертации опубликовано 10 работ в виде препринтов ИФВЭ, в трудах Всесоюзных совещаний и международных конференций по ускорителям заряженных частиц, а также в журнале "Particle accelerators". Основные результаты диссертации содержатся в работах, приведенных в списке литературы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы Объем диссертации 104 страницы, включая 40 рисунков и 6 таблиц.