Джерело синхротронного випромiнювання ДСВ-800. Розрахунок и выбор основных параметров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

Г V). и іА

р \ - у.* . ■

° 1” ХАРКІВСЬКИЙ НАУКОВИЙ

ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

На правах рукопису

Щербаков Олександр Олександрович

УДК 621.384.6

ДЖЕРЕЛО СИНХРОТРОННОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ДСВ - 800.

РОЗРАХУНОК ТА ВИБІР ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ.

01.04.20 - фізика пучків заряджених часток та прискорювальна техніка

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук

Харків - 1996

Роботу виконано у Національному науковому центрі Харківський фізико-технічний інститут (ННЦ ХФТІ)

НАУКОВИЙ КЕРІВНИК: .

Карнаухов Іван Михайлович - доктор фізико-математичних наук,

професор, ННЦ ХФП, м.Харків.

ОФІЦІЙНІ ОПОНЕНТИ:

Бомко Василь Олексійович - доктор фізико-математичних наук, ННЦ ХФТІ, м.Харків.

Муратов Володимир Іванович - кандидат фізико-математичних наук, професор, Харківський ' державний університет, м.Харків. ■

Провідна організація . - Інститут ядерних досліджень

НАН України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться " 2$" 0Зі 1996 р. о годині н

засіданні Спеціалізованої Ради Д 02.19.01 при Харківському науковому фізико технологічному центрі (м.Харків, вул. Новгородська, 1).

З дисертацією можна ознайомитися у Спеціалізованій Раді ^ 02.19.01.

Автореферат розіслано 02. . 1996 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої Ради о^/ В.П.Демуцький

Д 02.19.01

Загальна офздсгерясгша pcöanrat

Atsriyaxmiar» прсбхежі.

Бурхливе зростання у використанні синхротронно«} кшромшкяштя. jo почалося з середини сімдесяти* рскіз. стимулюяало розробку ноздх джерел икхротрошшго {¡ипромінюешня (ДСВ) Прогкги таких установок постійно озїмвзаися й удссконалюзались ., а наслідок ірогг, »раз ». велика ізномгиітнют "фшрик" сішхротроішого аиііролинюаатт. Відсутність ДСВ в країні (виклкгшота сістзрі/нй »шрамаджуїй'і елехтронів Н-100 в м.Хзркот) вде до відстажнпш і а розгитку $мажоеф«і<т<'.їк**а методі» досліджень, ■ в гаорагші сучасних приладів ліікроелехтраігіки і сглихим «5 смом і там *т * мсокоет швидкодією, що ггрикгде до великих трудікіпрв в розробці тужпемкмх гянолшій.

Поширення діапазону застосування сиіжроттонного еигсрвміиюгаикя я*

сггужюго ДОСЛІДНОГО та ТСЯИОЛОГГЇНСГО ПрИЛДДЯ, КИЯАИХЛ» rtUAMUJelri MtMOTM AD

кості фотонного пучка й поперед усього до його спектральної косрзакп, гому \о цей параметр характеризує працездатність, яродуктиеикл та мождиихті «ористааня ДСВ у прикладних цілях

Більше 50 прискориїгалькйх лабораторій я світі працюють ііЯа роехтувшням га створенням яггромаджукічіз - джерел синхротронного «промінювання, удіхкоіїяленяжл 'ist парзмегріі з метою полішасшія «кості сггонягих путаіз.

Тяхим чином, розробка фізиадого otJrpytrrysaiHM та проекту хошіактнот «ерела синхротронного випромішоБзмтш, «керуючого иітенсияиі пучки зтоиіз а широкому діапазону енергій від інфрачервоного до жорсткого зптенісського, є актуальною задзгаао.

Метою дшертевуйної peconat f розробка фізичного обгрунтування злоанітгаїсного джерела синхротронною кіпроміїимимня для УкражсДОЖ< еціоіілдьноіго Сиигротряікого Ljcinpy, вржзтукзагеї на і.иго осноаі голсаннх Äi.'V.onfHia систем иягромзджуїяча езектрсігів з енергіею до 1 ГеЗ, »рахунка параметрів кадотіченото ¡rfrea та характеристик иутаі» феггота.

H.-i'/Kct'j носити робота tw.uzxe о тяаиу. то:

• гмврядїо і ійгруїгшвгіго оснсмягі параметри компактного джерела иняротроішвя? вмкромікюанвді ка базі кятротджуюта елехтрокіа J енергією і 1 ГеВ, з ТЗА (Triple " лг-і AcKrcxtist) структурам, üjo дююик олєрзкагм рїиоигга'-ііг.ій ешпгке птугкі-2-1(}в«.зград;

- прогз&ено zatmnuan та 'тсеяма pojpaxyww» характеристик iijroia у

:бригіц структурі «лмусуваШіа: рдаїїіри, розбіжності, час житгя,

иргекгккй увзхнА, чгсток та ія.; '

- a:üj розширення діапазону enep:ü фотогаз занроггоіюсака та розрязов&о илбіюкіяа структура ісгромадгсугазз, де середній магніт трмж-матітиоі ром^тп'кия ячійла замінюйтеся надпровідні їм (аїяптом з індукцією іші-піош птя до ІО Тл, ноказзко, ща в такій структурі фокусування можна gpsssm гор«ізо&гтяшмій «.»ітках кучка -ФІО^м-рад;

З

' розраховано, й проведено корегування ггриродньої хроматтност івгромаджузача та ггромодельовано на ЕОМ динамічну апертур) нагромаджуаача;

- на підставі розрахунків та результатів кемп ютєрного моделюванні розроблено основні технологічні системи нагромаджуюча (магнітиа, вакуумна високочастотна, канал транспортування та система исксирі пучка.);

- на нагромаджувані електроні» Н-100 розроблено і впроваджено нов мегодіки вимірювання динамічної апертур», густини залишкового газу на орбіт пучка, вперше експериментально виявлено та теоретично пояснено поздовжні; дрейф іонів, захоплених потенціалом електронного пучка. Здобут експериментальні результати з доброю точністю співпадають з розрахунками, ; вдосконаленім, впроваджені на нахромадж.упаяі Н-100 дозволили одерясап струм електронів З А.

і

-Пракпшчна цілкість. Результати роботи буди безпосередньо оикористал при розробці фізичного обгрунтування та проекту комлактноп

мздаеміттаисного джерела синхротронного випромінювання на енергію до ГеВ для Українського Національного Синхротронного Центру.

Основні положення, ясі подаються до захисту. ,

1. Обгрунтування та вибір основних параметрів джерела синхрсггроиког

випромінювання ДСВ-800 для Українського Національного Синхрогроиног Центру. Для більшості фундаментальних та прикладних досліджень необхіді інтенсивності фотонних пучків в енергетичному діапазоні від кілько

електронаоль-гів до десятків кілоелсктроііоольтіз можна одержати

нагромаджувачі електронів з енергією пучка до 1 ГеВ та струмом 0.2 А.

2. Обгрунтування та вибір структури, фокусування нагромаджу вата ДСЕ 800. іМагнітш. структура на основі ТВА (Triple Bend Achromat) - ячейки градієнтними поворотними магнітами (фокусування пучка у вертикальні площині) дозволяє одержати горизонтальний емітгакс пучка -2- ІСНм-рад.

3. Розрахунок та оптимізадія системи фокусування на осноі

комбіноаанноії ТйА-ячейки з надпровідним середнім магнітом з індукцій магнітного поля до 10 Тд для розширення енергетичного діапазону пучіЬ фотонів. У такій структурі можна одержати горизонтальний емітанс пучка -

• ІО^м-рад. .

4. Обгрунтування, аибір та розрахунки системи іі Ежекції, кан&і транспортування пучка від лінійного прискорювача електронів ЛПЕ-120 / кагромаджуаача ДСВ-800 та елементів магнітної системи.

5. Експериліентальні результат виллірювання динамічної апертури і ефективної густини залишкового газу на орбіті пучка а нагромаджувачі Н-Ш дослідження ефектів, пов язаних з високою. інтенсивністю пучк Експериментально виявлено та теоретично пояснено поздовжній дрейф іоні захоплених потенціалом електронного пучка.

Апробація роботи. Здобуті у роботі результати допспвдалис

дискутувались та знайшли схваленая на міжнародник конференціях прискорювачів заряджених часток (ЕРАС-92, Berlin, 24-28 March, 1992; РА< 93, Accelerator Science and Technology, May 17-2D, 1995, Washington: 19i

Parade Accceicr.mv Conference лг.й international Conference от Kigb-Energy Лсіс'єгяго«, 1-5 ,Vby і Dalba. Texis, USA), з спнхрлгрмшмп» миіроміїиокпііія (The 3rd ім«ісіп<'яаі ОліГсгсп«:«: un Synchrotron fcid/arion Instirnicntation, Tsukurci, Jlipsn, yVuyust-2 September, Г>НЯ; Tbs 4tb international Conference on Synchrc4rnn Radiation Instunicnettiua. Chester. United Kingdom, 15-19 July І991: ra Нолосппірськ, липень î?^4 p.), -

лціпігтої технології С ІOth (nicmationai Conference on jViagnti Technology. Hoston, USA, 21-25" Septesnbts* 1987; 11th International Conference on Март« Tccbno!oey, Tsukuba, J:»pan, 28 Au^urt-l .September 1989), з електрони«» •лектросхоші (5th InUrnationai Confc.-encc on Eire cron Spectroscopy, July 1C -Aug. 1. !993, Kiev, Ukraine), ¡ia ¡»cea'srcwtx гізралаа з пркскоркчсггів

.гіря\жс>:мя -меток (X Дуіha, ZJ-23 .кг-лпія 1986 p.; X!I Москва, 3-5 жо.ітмя і990 p.), íüi Міжиаролиій кчнфлроіфї ’!>ізііка а Україні' (Xnïe. 22 -27 червня І993), Всіхоїшних семіиар;« з лінійних ¡¡рискорюств, та семінарах ПНІ.) ХФТЇ, Інституту ялериаї фізики І’АІІ м.Н<;ія «cttñipcbfc, НДІЕФА їм. Д.В.£фремоиа м,С.-Пстс;Ч»ург, ІМФ НАН Украпім ліКнп.

Пугліхд!;ц. Результати рончтга vyли оіірнліОАііскі y зсурналах "Письлш в ЖТФ”. "ЖТф*\ "ЙА£ГГ, "Nude::: instruments & MctHisis in Physics Research”, "Journal of Electron Spectroscopy ,jnd Rciatcd Phenomena'', "Revww of Scientific instruments', "journal de Physique" гірзцяя перелічених конференцій, !tpe:jpMtrrax та ззітах HHLJ ХФ'П та ІМФ ПАН Украш«:, по матеріалам дисертації олеоікдно даа авторські« свідоцтва. Усього по темі ди«рт-щн оприлюднено і 5 пр;іі)Ь.

Структур* рсин'чпа. Робота склддастюі із вступу. трьох глав, ансноаку та лидахка. Поании обсяг роботи осілик і40 сторінок, зклигамчи 56 рису>ясіз "і 20 тайміць. Бібліографія лкачггіє 119 ішімскугсшісь. Кожна гладч починається власним ьсгугїолі кі йкит>-лгся ¡»ісшехамн.

Jâsicr реоэгм

У роботі пооагадізоаако стм справ у світі яо спорудзсгню та мксрисгшню д.керсд с;і»іхро«*ро«иого зилромшюкмшя. систематизовано результати розробки фізтіюг© обгрунтуванні! тз проекту компактного мшоемптішснога джерзда симхротровшкяо широмітоаатш ДСВ - SCO tea енерпк» до І ГеВ для Украдеш»» Націокальиою Сикхрстроішого Центру та результати ехоїсріїмсктіа на едыио.чу а Україні кагроліаджуїкічі електронів К-Î00, що склали escnepnMCHTsubimii лис віл при розробці проекту ДСВ - 800.

У demyni oGfpynTosaito актуальність теми досліджень, г.рсаііалізовіно сусасний стан сири у ситі, сформульовано мету роботи та основні полохс:і«ш, •ші аалаютьса до зза*cry, & також короткий зміст роботи.

Ÿ першому глглЯ&і ояигано оогрунтуааіінл тз аибір oaiosmvt Іззрааетріа ^жсрсяа синхротроіаюго їішроміїоопакіїя ДСВ-800, зизір та отгімізяіріо структури фокусуаанна »игромадізгувзчз з мстою одержаїяоі пучкіз фотоків чмеокої спекгрз.іьнет йскрааосп а широкому дЬтазош енергій, а шок разудктапі розрдхуіисіз характеристик цирку.'доююго в нагромаджував пучза: слигтанс, розміри, розбіжності, час життя, ежрпгпгоіий роз»чд 'іасгсиі, тз pssy-ibiant Mcvxeuoc2iiUfl динамічної зяергури.

S

Для більшості експерименті», які здійсшоїсгться а,, використати» синхротронного ВИПрОМІШОВЛНІШ,. ОСНОВНИМ ПарЯАіетром е ахсктрзльк яскравість, яка суттєво залежить .від поііереших розмірів' (о'^о.) т розбіжностей (о л.О .} електрошюго пупса, які. а свою чергу, визіїдчгистгьсі елііттшісаліи пучка (£х^-) та структурними функціями нагромаджуй»'»

&х~у,‘х$х і"{Чх&е) > ’ ,

1 + а

2

йк г Vг Ъ ’

де ¡¡х, Дг, І7К - амплітудні тз диспсрійна функції нагролладжувача, лк визначалэтъея магнітною оптикою кільця,

ог - енергетичний розкн\ часток пучка,

о,- =-~£!; - параметр Таісса,

/З і - похідна хшілігудіїої функції (горизонтльисї або вертикальної) не паздо»кній координаті і.

В нагромаджуюча» електронів горизонтальний еміташе визначаєте . формулою: • ' ,

£Л=ІІІ1._І— /Я-Л, .

р-Іх 2 я р Ш8Пе(3

АС с?=зЖ^=3;84'10"3 мртд:

; ) - релятивістський фактор (у ■= Є/0.511, £ - енергія електронів а МеВ);

р - радіус кришиш .в дипольних магнітах, пов язаний з енергією електронів та індукцією магнітного поля співвідношенням р[м) « 3.3356 Б [МеВ] /В [Тлі ; •

п\- маса електрона (9.109581031кг); с - швидкість світла у вакуумі (1.9979- ІО^м/с);

н = 7*т£ + 1ахЧх\ + З* п*;

тгх - похідна дисперсійної функції по поздовжній координаті х;

у, =^~1 - функція Твісса;

- - коефіцієнт загасення бгтатрошоїх коливань.

Такилі чином, м* одержання малого еміттансу пучка в нагромаджувачі треба оятмізувати структурні функції в дипольииі магнітах.

б

'ГЬолгиа I. .

w—win

Еімзлеііт Дпв;ктіа, м . Cusa '■

D0(l/2) 1.6162

Qi . 0.2 4.4765 м'2

■ Dl . . 0.15

Q2 ‘ 0.2 -2.6920«-!

D2 0,7

£18 1.05 iíf, -0.7453 мг2

D3 0.6

Q3 0.2 7.520 м-2

DJ 0.6

vsCi/D 0.525 15°, -0.7453 м-2

’ 1 - пеиорогиі маляти, 2 - фокусуючі та лефскуе/ючі в

горіїзкп'зльній шаарча ісзадруодша ліши> 3 -" сексгупольш магїотк,

4 - дшавордиіитц корагукяі мзїніти.

Після порівняльною яішпу моашізих гияіа структур ¿кксусузаян» ігргийзджувачз для ДСВ - 800 обрано, п% звалу IBA {Triple Bend Achromat) *

структуру, яка дозволяє одержати мінімальний еміттанс, та забезпегук піучкісті структури, малу чутлп&ть до помилок. виготовлення та юстування ооляднашш простоту корегування природный ароматичності га достатньо велику дшиліпіг апертуру, в наслідок цього і велихий час життя пучка. Магнітну схему чотмрьо: суперперіодів иагролі;ілжушт ДСВ - 800 показано на рисунку 1, a s таблиці 1 приведено параметри магнітних елементів для половини одного супсрнсркьу , - . , \ dBt

(.туг «їла квадруполшої лінзи є k = —--------*-, де В - індукція магнітного пода

. В-p ах

у дипольному магніті, D - дрейфовіїй проміжок, Q - клідрупольия лііоа, RB вовротний магніт).

Структурні функції фокусування одного суперперіода ДСБ • 800, як розраховано за допомогою програми DcCA. показано ма рисунку 2.

В Цій структурі проведено розрахунки розмірів та розбіжностей пучка і горизонтальній та зертикальній плоіуинах (рисунки 3 та 4), та часу життя зумовленого елементар-нимн процесами: пружне та исиружіїе розсіяння н; ядрах та електронах; а також час життя через ефект Тушека. Повний час життя пучка в нагррмаджувачі, іцо визначається формулою I I 1 1 п

-----------------+------+----------(Q _

* total ^Tauschte *gas Тquantum для ДСБ - 800 при енергії електроні»

800 Meß перевищує 4 години.

¡ми *іо

Рис.2 Структурні функції одного суперперіоду ДСВ-800 в режимі ахроматичного довгого проміжки.

.1 г

Т--------1--------Г в

6 8 10 Son

z.inMO " i.e~ 1.2“ 0.8'

. °*4‘ * 0. ‘

S.m

Рис.З, Розмір (1) та розбіжність (2)

М й яаііітіііяи

Рис.4. Розмір (1) та розбіжність (2 пучка в вертикальній площині а режчл нульовою дисперсією а довгих проміжі

пучка а горизонтальній площині а режимі з нульовою дисперсією в довгих проміжках

Для підвищення діапазону енергії фотонів, які випромінюються і: дипольних магнітів, запропоновано комбіновану структуру, де середній магнії ТВА-ячейки змінюється надпровідним магнітом з індукцією магнітного поля в ' разів тще за індукцію крайніх магнітів (рис. 5).

Імігта пучха в такій структурі е

... _ 53 Н Г* $ Рк

- *т " ~~ 2Щс ^ '

йе Рк

де Ь - сгял* П і£іщ, ,

/г та /* - «ггегралм ^Гііг ,

О

ре та рк - {гадіуоі, р, тл & -кути тлирота пута для сер«*ііи5го та крайніх мспгтз.

Дай «ггромаАїісіпм«! АСЗ-Ш) ¿найдено, що .V« одерягвдая

мінімалшзю єн іггзнса, дагюхиво забезпечити # у«трі середи*«*» мігяна

Рі!£.5. Схема суаіфюсінмез ДСВ-Ш) (А - традиційна сгр'ретура,

В - кожоїиоква* структура)

. 2-{Ґ . і «» %>■

0

£.-ряія—

І Р

На рисунку 6 прйдогайвй> структурні фугеорї кач»іію«»іаі сїруотурй ДСБ-5Ш, а а тталмуі 2 пграмеї|ж ргакия здрізигія структур фояу^уквйіз ДСЙ» 800. ’

Одерзкакка .чалого емі памсу пуч%а в нзграмадггуячі погребу« гикорнсташш сиа&««іх фокусуючих елемеятіз, ідо приводить ао шшяий ¡ірирсиньоі хроматичмосгі, поз язашзі з частотами сеггтроижіх коллгши. V,-спікзіаііошсякмм:

4*'4Хі%)'

де ЛВ/В - розкид часток ло енергії, а / позначав ї >й г

Параметр ' TEA Ко.ибінопан а ТВА Малий еміттанс

Енергія номінальна, МеВ S00 800 ’ 800

Накопичений ток, мА 200 200 200

Периметр, м i6.1V) 46.815 46.815

Кількість дипольних мапгітЬ 12 8+4 8+4.

Радіус кривини матггіа, м • Z005 2.01)5/0.267 2.005/0.26/

Донжина м.іпїігя, м 1.05 1.05/0.14 1.05/0.14

Бетатрошгі числа v,/vr 4.26/3.20 4.26/3.20 4.26/3.20

Коефіцієнт пакування орбіт а 0.015 0.023 0.021

Прирадня хроматичність -7.27/-7.24 -6.2/-6.7 -6.2/-6.7

Час загасання коливань t,/'Ey/'tJ[, мс 8.7/13.8/9.8 7.2/7.9/4.1 8.4/9.9/5.-1

Еміггшс, мрзд 2.7-10-* б.-іо-7 4.-10^

Розмір» яучкз б центрі надпровідного мапгіта О,/ От , мм ' 0.54/0.25 0.15/0.07

Енергетичний розкид, % 0.058 0.122 0.125

Втрата енергії за оберт, кеБ 18.3 57.4 57.4

Крмтич. енергій ґіо'г^счі» із надар-лиг., кеБ 4.2 4.2

Природна ароматичність нагромаджукт ДСВ - 800 скліла« %хд =-7.6 та §^0--6.9 для нормальної структури і 4^0 --6.2 та ¿¡¿.у =-¿.6 для комбінованої структури.

Для корегування прнродаьої хроматичпості у машітну структуру встакоалюються секступольні лінзи, що розміщуються ь проміжках, де г)х * 0,

■ Результативна хроматичіїість повинна бути нульовою (або малою

покатаною):

^+тЬ ^(Яй> ■г ‘ ^ ^ ‘гі' ^^

sPfD

де A,ji, AjD - сила сахступольних магніті»

faag 5х2 в

*)•

Де> Аг» ~ величини амплітудних та дисперсійної функцій б місуях розміи{енна сексгуполіа, -

І#* Іл - доажннн сехсгуполших магжгіа.

, Силші сехстувольні лінзи - .нелінійні збурення для руху часток -ооА>£жують дккамічиу. апертуру нагромадясукт.

Для, змеяшекда впливу сексгугкмьних ліда, кореіуюгчих природну хроматччнісгь, в структуру встановлюють додаткові секступольні лінзи, що розміїцуїотьея в проміжках, дк т}я =0.

Наявність нелінійних елементі» приводить до неьихїлносгі моделкчшшя динамічної апертури КІЛЬЦЯ, тобто чисельного ІМтегруваКНЗі' риінмиь руху;

И2*

^■ + K.Uyx»S(t):ij?-?r,

<?г

ds2

+ Kt(s)z--2-S{s)-xy

- ! : V 2

' (у Щ .....І,- щ\

-to.

-s.

iC.

. де 5(з) - сил» сексгуг.олью« елементів.

Результати молелотлаипя

динамічної апертури показано на рис. 7.

У другому роїЗЬі описаю осіюпні технологічні системи комплексу джерела синхротронного ишіроміїпувашія ДСВ - 800, до

складу яках входять:

- мапгітна система;

• система іюкоадї та кагал

тражпортупашш пука під лінійиопо іірискурюглчя ЛПЕ - 120 до ііагромадхсугла;

- вакуумна система; '

- високочастотна система;

- капали сишротрошюго вшіромінюкгш».

Ÿv.c.7. Динамічна апертура іитромаласум'із ДСВ-800 в нормальксилу режимі,

1 - Динампна апертура - аіалгг.гпшй

розрахунок; .

2 - Динамічна апертура - чисельне модслююнкя (200 'tsercx, ЗО оберті») враховуються тілмси секступолЬні поля;

3 - Дигамкю апертура • чисельне МОДСЛЮПЛКІШ (200 'ИСТОК, 50 обертів) з врзхуюішлм мультипольних аамгмяц

4 • Геометричні апертура » середню доагого проммизеа.

Онозкмм елементам магишіст. системи є поворотний магніт. 12 30-градусних магніті* з плоско-паралельними краями та показником

• Р Ml-*

спаду машітпого поля

’ В їр

стпорккоть замкнуту орбіту та-

фокусують пучок у вертикальній

паоїдмп. Вибір профілі (рис.3) та

розрахунки характеристик магніту

здійснено за допомогою програми

POISSON. Основні параметри

поворотного матиіта приведено в

таблиці Зі

24 каадрупольні лінзи "ігагромаАжуаг» об сдаш * 3 грус.ч ira 8 » кожній. Геометрія квалруптшах лінз одлахоза для юх ліза OcBosaà параметри приведено в таблиці 4. ‘

Параметр_______ 1 Значения

Індукція магнітного поля у щілині при номінальній енергії пупса ' і .34

електронів £ = 300 МеВ, Тл

Діапазон індукції магнітного поля у зазорі , Тл 0.12*1.65

Величина робочого зазору, мм 36

Довжина полюсів, мм . 1050

Розміри робочої області: •

ширина, мм . 60

висота, мм 30

Показник спаду магнітного поля 3

Кількість виткі» у сгамотір 48

Діапазон струмів збудження, к А 0,1$* 1Ш

Маса ліалпту, кг Z0ÖÜ

Таблиця -

Параметр Значенні

Градієнт індукуй мапатнот поля, Тл, м 25

Діаметр апертури, мм 50

Довжина полюсів, мм 200

Номінальний струм збудження, А 500

Кількість битків у обмотці 56

Переріз провідника 8x8-04.5, ммг 48

Маса квадруполькоі лінзи, кг ■ 145

інжектором електронів я тгромздхука'і обрано лінійний прискорюй на енергію 120 МгВ, котрий через вимогу компактності успшозки розміну** під нзгромаджувачем. Через це шш. транспортурання пучка явлае собоі вертикальний паралельний перенос з ахроматичним поаорогом пука горизоигальдай площині на 90 градусів; Обидні пучка s каналі траїіспортуваіш розраховую за допомогою програми TRANSTORT , розміри пука u лер*ая*іцуюггь ±5 мм но обох координатах, Доааяшз какаду траиспортуваші складає — 11.7 м

Схему інжекції оорано в горизонталлю« пдаїуиш, що дсзшіік злііішіш-вергикадший зазор у іюаороггких макаках, і, таким чином, зменшити са є. маягітаого поля й сложиачу потуаяіісп» установки в цілому, ¡клинкна "оа&иза' який створюється трьома кікер-магштами, на азимуті інжекції дорівнює 15 ш а координата шходу пупса з магнітного септуму 25 мм, ідо за0сзгікчг3 амплітуду радіальних бетаггронних кошішіь після інжекції 10 мм.

Вакумзи система имграмадасуааяа ДСБ»800 иригкажгка для одержань тиску іЯО-18 Topp без пучка та ¿5- 10"у Topp з циркулюючим пучхом (екйргі пучка Е — 0.8 ГзВ, струм 1 — Û.2 А).

Для ДСВ-800 розраховано цщ»дхісгь заішиеїшя тиску, поз язакокз фотодесорбцією. Коли струм Aopiiîaee 0.2 А (енергія пучка 1 ГзБ), еоі становить -ІО-5 мм рт.ст. л/с. Дди підтримки тиску у всьому кільці -1(И м

rrr.er. треба швидкість відкхгулалця -104 л/с, що .можна xifcntrcnrm 25-насосіми з швидкістю вілкячуван»^: 400 л/с коханій.

Для «¡личіїзсіїїш енергії з інжокфиікп (120 МсВ) до пріх-ктшя (1 ГеВ), КОМКСНСЯЦІЇ втрат енергії електронним пучкам на синхротронне пиіірсміііюнликя ти паразитних втрат в стінках ьчкуумної камери. розробл*я№ ііисокчгастотну систему . нлі-ром.іджувпчл, яка пкля*іте систему збуджені«*, МОДУЛЬ керукиїїія ВЧ-йИПіалОІА, КЛІСТрОННОРО ЯІДСП.МОЙІГІЗ а С'.ИГГС.ЧОЮ іі*ек грожиклешія, ярискоріоії.глміг>го резонатора з системою тсрліорегуляцї? Й системи керування.

Високочастотна система ДСВ-300 буде ир;іі|іовати на частоті 699.3 МГц - на 109 гзрмоніір частоти обертів. Напруга присхоренья (200 ;'Й) стгоркн.ткся одиноким -Ліюштором ОППІ.МІ’.ОІМІІОЇ форми, пр.ицокгшм на F»,t0 типі коливань.

Í Іагромяджувач ДСВ -800 має 24 ¡сапали синхротронного &ішромішопа]шя (3 з них із спеціальних пристроїв - вігтлерів та ондуляторів). На рис. 9 показано спектральну • яскравість

іИІІрОМІІІК'КІННЯ, ІЦО є основною якісною характеристикою джерела,

'і дипольного га надпровідного дипольного ліапіітів. ‘

V____________третьому_______розділі

Рис.9. Спектральна яскравість синхротронного випромінювання із дипольного мапта (1) га надпровідного мдпгіта з двох режимах (2 та 3)

апертури, афективної густини

чрипедсно результати

іхепериментальких досліджень динамічної залишкового газу на орбіті пучка на єдиному а Украіїгі ;іагромаджувачі

ілехтронів Н-100, що склали ектеримсіггалмгий досвід .;ри розробці

.''агромаджувача ДСВ - 800.

За допомогою некогерентного розгойдувала бегатроних коливань

одержано залежність часу життя пучка від його поперечних розмірів (рис. 10.). “идно, що межа області стійкого руху іасток складає ' близько 7 мм. Було застосовано ¡цг одну методику яіінзчєння динамічної апертури -щ-ромаджувата Н-100 через їнмірюоання тасу життя гіучка при пзшіх положеннях заслінки, що пмеишує апертуру вакуумної камери чагромаджуаача, та при дюк значеннях =милхтуди ¡»исохочастсггного поля у 'Є,І!)Н2ТО01. Результати зилдірів линамічяоі ліертури нагромаджувала Н-100 за допомогою цих двох методів лапали з доброю тспніспо.

Рис. 10. Залехігість часу життя пучка від йото поперечних розмірів у нагромзджузачі Н-100.

2000.

. Для сммріоаяхіия єфеггиваоі густини залишкового газу кз орбіті .*®М " луна, в кигромаджуїїа« розроблено методику лічби гальмозкх фотонів, що уТіЮрЮіОГГЬСИ при зіткненні

циркулюючих едйкгроніз з атомами залишкового газу. За такий спосіб молена вимірювати • тиск а

кагромадікувачі до вслачии - 10'^' Topp

з дсорою TOHiiiCllO.

При валшсій інтенсивності електронного іхуїка до потенційної ями, що нилд утворюється, іахояліоіогьси іони. В і ¡аі-рома/а;;у tai:i Н-100 гстаноалепо аячтцаїочі бід. iouia пластики. На рис.11 показано залежність інтенсивності кмьлюиого шпролгішовашм. від струму пучка, пря подаважп негапіалого. потенціалу їй ці пластини. При досліджаші я&шда затоплення іонів було msepuie експериментально cj-ws-vcho поздошифї дрейф іошз. Швидкість дрейфу іоиіз виражається формулою >

'0 0.2 _ 0.4 0.5

РисЛІ. Залежність цггєксиекосп гальмового ьщіромішокиши під стругу пучка при подаазіїиі иггатшшоїо потенціалу (и тччщзкмі пллсггши у нагролиджуцачі Н-ЮО.

сої

•В.

Щ'С

■ - цяхлогронііа чистота іонів,

1

-t i.vu3M.ota частота іонш,

¡2щрц 0х <0х-НГг)

xq - хсорданаяи народження іону,

4 * кочз'псова азимутальна. ишндкісх* ¿ому» .

qi, щ - зар^и п деиса ісигу,

¿»2 - ікдуіоря маї-штіюга поля, с - хшоддасхь cdtaa у іжуу.-*і,

&x>az~ розміре сийхтроніюго пуши

Ця- шаадсісгі миме набагато юереомадпата килозу Еівадсісп. кейтрешнах атомів залшшсомго газу..

РоиреЗлжі та одаіоигі в третьому розділі лиакии експершАснталігюго да^илі.аяшя г-гр^сгерцсгги: ішроліаджусача. Н-100 та. моиедішггі ігпеасиїшого кучіса u ііагромадкуіші можуть 5уги застоазоаш при запуску, та насгроюсщші дххрела сій«}\гі^ош«;г£> шшіяшашадая ДСВ - 800.

U

У виаюбках обгрунп>яаж> актуальність теми досліджень, с<}к>рмулк>гсіП© осиолмі рсл^льтати, які були отримані у диссртаї^і.

Поріанюючи роз|ч>олсний проост джерела ешехротроішого

аипролинюсан-пя з існуїтими аналоггшими установками по ооювному пара-иіпру -

нормллЬовшіо.му ewircwcy путка в когр^маджуаз^гі

’ - е =5^

- ■ Е Рис- 12. Нормалізокший 'емітганс

де Erf, -c.urmutc пучка, іш-ромалжупя'гів - джерел сишфйїронного

Ыс - кількість суперперіодів, випромішовдішя

£ - енергія пуїкя,

можна бачити, iijo ДСВ-800 (ISI-800) знаходило; на передовому рівні (рис.12). •

Основні результати дисертаційної роботи оприлюлнеігі у таких публікаціях: •

1. 1.Karnaukhov, Е.ВиІуак, S.Konoticnko, A.ShcHcrbakov, А.Тагаюпкэ, A.Zclinsky

"Progress of the IS!-300 Project", 1995 Particle Accelerator Confcrmce and international Conference on High-Energy Accelerators, 1-5 May 1995; Dallas, Texas, USA. '

2. A.Shchcrbaltpv, • I.Karnaulihov, S.Kononenko, A.Tarasenko "A Combined

Magnet Latticc of the Synchrotron Light Source ISI-SCXT, 1995 Particle Accelerator Conference and International Conference on High-Energy Accelerators, 1-5 May 1995; Dallas, Texas, USA.

3. V.F.BoIdyshev et.al., "The Kharkov 3 GeV Stretcher Ring .-is a Source of

Synchrotron Radiation“, Proceedings of the 3rd International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation, 29 Aug.-2 Sept. 1998, Tsuhiba, Japan, Rer.Sci.lnstrum. 60(7), July 1989, pp.1722-1723.

4. V.F.BoIdyshev et.al., " PSR-2000: The Mode of Lew Emittance Operation, the

Program of Synth rotron Radiation Investigations”, Proceedings of the 4tb International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation, 15-19 Jtdy’ 1991, Chester, United Kingdom, Rev.Sci.Instrum, 63fl), January 1592» pp.385-387

5. П.И.Гладкіос, А.Ю.Зелш«ский, С.Г.Кономенхо, Н.И.Моч«пн(ікоа,

Н.Н.Иауголькый, Л.В.Репрннцсв, А.А.Щербаков "Коллективные эффекта в интенсивном пупсе электронов накопителя Н-10СГ, ЖГФ, 1991, том 61, 8.4, с. 118-122.

5. А.Ю.Зелинсхий, Н.И.Мочешнмкс», Л.В.Репринцсэ, А.А.Щербакоо "Способ определения динамической вертикальной и радиальной апертуры лучка а накопителе элехтронов". Авторское свидетельство № 1623540 (1992).

7. А.СМаїманишвили, Л. В. Репринцев, А.А.Щербакоа "Способ определения поперечной области устойчивости пучка заряженных частиц”, Авторское сЕИлетслйство № 852156 (1980) "

к Г fln гП

ПО 0 1 .Ж Наш

НЙШЩІ 2

я 3

5 3 З й

3< ь !

о ■*

П

S, S.Efimov, ¡.Karnaukhov, S.Kononcnko, A.Shchcrbakov, A.Tatasenko, A.Zeliniicy "The Dynamical Aperture of ISl-SOO", 1995 Pdrtkte Acceekrator Conference and international Conference an Higb-Eriergy kcahraion, 1-5 May 1993; OdUas, Texas, USA. .

9. E.Eulyak, P .Gladkikh, A.Shchcrbakov "Naicraiization of the Beam Spate Charge

in Electron Storage Ringss", EPAC-Hl Eitropejn Particle Accelerator Conference, Uermt, 24-28 March, 1992, vol. 1, pp.810-812.

10. П.И.Гліідких, А.А-ІЦсрЛако» "Продольнос дьиженис иииов d злехтрониьа.

.ііїновитєаях", Письма о ЖТФ, тил» II, шп.24, (1985), стр. 1509-1511.

‘ 11. A-.Zdinsky, Р Gladkikh, M.Sirelkor, V.Mosluiicnfco, A-Shdierbikov "New Version 3.3 of the DeCA Ссхіг", ЕРЛС-Ш, fxiropLm Parade Accdcraiar Conference, Bcrltri, 24-23 iAacb, 1992 , vol.1., p¡>.685-687.

12. ІІГ.Барьяхі.ар, В-Б-Немошкаделко, В.Б.Молодкин, А.А.Щербакоо и др.

"Магоитіия сксте-^а источника синхротронного излучешія ИСИ-800", Пргяршіт UNSC 2, 1993, 14 с. ..

13. Б.І'.Еарьяхтар, Б.В.Нсмоашиснко, В. Б. Молодиш і, А.А.Щербакоа и др.

"Дшіодьний ■vuthut'', Препринт UNSC 3, 1993, І9с. •

14. W,.V5,Kapsiajrxoa, С.Г.Кожшеїіко, А-А.ІЦербзков и др. "Комощшроїшіікщ

структура источииісг синхротронного млучения ИСИ-800", Препринт UNSC 4, 1993, 9-е. .

15. V.Mcmoshkalenko, V.jVlolodkin A.Shpak, A.Shcherbakov, "Synchrotron

Rxiiarion Ccxnpiex ISI-800", Jtwrud Je Physique IV, CoÜoque C9, supplancnt an Journal de Physique Ш, VoL 4, Hcvetnbre 19994, pp. C9-341 - C9-34S.