Методы вывода частиц из протонных ускорителей на высокие энергии с использованием поликристаллических и монокристаллических внутренних мишеней тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

2004-8

На правах рукописи

Асеев Алексей Акимович

МЕТОДЫ ВЫВОДА ЧАСТИЦ ИЗ ПРОТОННЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ НА ВЫСОКИЕ ЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВНУТРЕННИХ МИШЕНЕЙ

01.04.20 — физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Протвино 2004

УДК 539.1.07

М-24

Работа выполнена в Отделении ускорителей У-70 ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий (г. Протвино).

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН РФ, доктор физико-математических наук С.П.Денисов (ИФВЭ, Протвино), доктор технических наук С.И.Тютюнников (ОИЯИ, Дубна), доктор физико-математических наук А.В.Агафонов (ФИАН, Москва).

Ведущая организация - НИИЭФА, г. Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится "_"_2004 г. в

часов на заседании диссертационного совета Д 720.001.05 при Объединенном институте ядерных исследований по адресу: 141980, Дубна Московской обл.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеках ОИЯИ и ИФВЭ.

Автореферат разослан "_"_2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 720.001.05 В.Г. Кривохижин

Государственный научный центр

Российской Федерации

Институт физики высоких энергий, 2004

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

На ускорителе ИФВЭ осуществляется широкая программа экспериментов с участием многих физических центров России и мира: ИТЭФ, ОИЯИ, МИФИ, ИЯИ РАН, ФИАН, НИИЯФ МГУ, а также ЕрФИ, ТбГУ, CERN, FNAL, DESY, КЕК и др. Исторически сложилось так, что в ИФВЭ большинство (14 из 22, утвержденных научно-координационным Советом) физических экспериментов ведутся на пучках частиц, выводимых из У-70 благодаря использованию внутренних мишеней.

Насыщенность программы физических исследований требует осуществления таких режимов вывода пучков, которые позволяли бы обеспечить в цикле ускорителя одновременную работу возможно большего количества физических установок.

Сложность задач, возникавших перед системой вывода пучков, и сложность условий, в которых они должны были решаться, обусловили ряд проблем, затрудняющих разработку и осуществление новых режимов вывода частиц для экспериментов. Результаты решения этих проблем составляют основу настоящей диссертации.

Цель работы — повышение эффективности физических исследований на ускорителях ИФВЭ и FNAL за счет развития возможностей для вывода частиц, включающих в себя:

• увеличение коэффициента одновременности работы физических установок на пучках вторичных частиц с 2-3 до 4-5 и получение качественно новых параметров пучков по временной модуляции;

• разработку и исследование новых методов вывода ускоренных протонов и осуществление одновременного (в цикле ускорителя) вывода первичных протонов и вторичных частиц для 5-6 разных экспери-

ментов

i; vi :W-'tvM . ...,.< д

• совмещение новых режимов вывода пучков с быстрым и/или резонансным медленным выводами ускоренных протонов, позволяющее довести коэффициент одновременности экспериментов до 7-8;

• оптимизацию параметров пучка и снижение облучаемости оборудования при ускорении и выводе частиц.

Научная новизна

1. Впервые в отечественной практике вывода пучков вторичных частиц на У-70 обеспечено одновременное в цикле ускорителя проведение 4-5 экспериментов.

2. Впервые в отечественной и мировой практике при одновременной работе 4-5 внутренних мишеней в каждом из каналов получены пучки вторичных частиц с уровнем временнбй модуляции интенсивности ~7-10%.

3. Впервые в отечественной и мировой' практике в ИФВЭ осуществлен нерезонансный медленный вывод (НМВ) протонов с энергией 70 ГэВ из жесткофокусирующего ускорителя, что обеспечило осуществление новых экспериментов на установках СФИНКС, ФОДС, ФОДС-2, СВД и КМН. Экспериментально подтверждены предсказания A.Maschke и Ch.Steinbach о возможности такого вывода из Тэватрона и SPS.

4. Впервые в отечественной и мировой практике в ИФВЭ для исследований неизвестного ранее физического явления "скейлинговой асимметрии" на установке ПРОЗА осуществлен многооборотный вывод пучка протонов с энергией 70 ГэВ с использованием изогнутого монокристалла Si. Исследован вывод пучка протонов с помощью изогнутого монокристалла на установку ВЕС. Другой возможности вывести пучок протонов на эти установки не существовало.

5. Впервые в мировой практике с помощью изогнутого монокристалла Si при участии автора осуществлен вывод протонов с энергией 900 ГэВ из крупнейшего ускорителя-коллайдера FNAL Тэватрона. Использован опыт вывода пучка из У-70, осуществленного ранее в ИФВЭ.

6. Результаты многолетних исследований потерь частиц в У-70 при их ускорении и выводе и связанных с ними радиационных нагрузок на оборудование подтвердили, что при нагрузках ~ 108 рад резко меняются свойства используемых материалов, что приводит к выходу из строя уникального оборудования.

Практическая ценность работы

1. Одновременный в цикле ускорителя длительностью до 2 с вывод пучков вторичных частиц для 4-5 экспериментов увеличил эффективность таких экспериментов более чем в 2 раза.

2. Благодаря тонкой мишени получены пучки вторичных частиц нового качества, в которых подавлены как низкочастотные (до сотен герц) пульсации систем ускорителя, так и ВЧ-пульсации (~ 200 кГц). Новое качество пучков при работе тонкой мишени дополнительно повышает эффективность физических экспериментов примерно в 1.5 раза.

3. Новый метод вывода протонов — нерезонансный медленный вывод (НМВ) сделал доступным для экспериментов диапазон промежуточных ин-тенсивностей У-70 107 4-1011 частиц за цикл, что обеспечило выполнение экспериментальной программы установки ФОДС (на канале 8), открыло возможности для новых экспериментов.

4. НМВ протонного пучка на установки ФОДС-2, СВД (канал 22), СФИНКС (канал 21) и Комплекс меченых нейтрино (канал 23) параллельно с выводом вторичных частиц в каналы 2; 14; 4; 18; 5Н и др.

обеспечил (по сравнению с последовательной работой) увеличение примерно в 2 раза длительности вывода пучков при улучшении их временнбй структуры и повышении коэффициента одновременности на 25%. Показана перспективность использования НМВ.

5. Новый метод вывода протонов из ускорителя с помощью изогнутого монокристалла 81 обеспечил возможность проведения в ИФВЭ новой серии поляризационных экспериментов на установке ПРОЗА. Реализована возможность одновременного вывода вторичных частиц и первичных протонов для разных экспериментов.

6. В результате совмещения в цикле ускорителя режимов вывода вторичных частиц (с 4-5 внутренних мишеней) и ускоренных протонов (с применением изогнутых монокристаллов и НМВ) достигнут коэффициент одновременности работы физических установок с максимальной длительностью вывода — 6. При последовательной работе с быстрым и/или резонансным медленным выводами коэффициент одновременности экспериментов в одном цикле может достигать 7-8.

7. Эксперимент Е853 подтвердил каналирование частиц самой высокой энергии из исследовавшихся когда-либо — 900 ГэВ. Вывод пучка может осуществляться без влияния на "коллайдерные" эксперименты и одновременно с их проведением.

8. Реализованы меры по оптимизации параметров пучка и минимизации потерь протонов с энергией 100 МэВ при инжекции в ускоритель. Обсуждаются другие меры, реализованные и предлагаемые к реализации на У-70. Ожидаемый результат — снижение облучаемости оборудования У-70 в 4-5 раз.

Все полученные результаты носят общий характер и могут быть использованы (и использовались) для разработки и осуществления новых

методов вывода частиц как на существующих (например, на SPS CERN и Tevatron FNAL), так и на проектируемых или на строящихся ускорителях на сверхвысокие энергии (SSC и LHC).

На защиту выносятся результаты, полученные в процессе развития существующих, разработки, исследований и осуществления новых методов вывода частиц из ускорителей ИФВЭ и FNAL:

1. Возможность одновременного проведения 4-5 экспериментов при независимом наведении протонного пучка на три внутренние мишени любых из 6 существующих каналов вторичных частиц.

2. Внедрение для генерации вторичных частиц тонкой мишени из углеродной ткани, обеспечившей улучшение временнбй структуры выводимых пучков в 8-10 раз.

3. Разработка и экспериментальные исследования нового метода вывода протонов — нерезонансного медленного вывода на установку ФОДС. Осуществление в ИФВЭ данного метода вывода открыло возможность для новых экспериментов.

4. Осуществление одновременной работы нерезонансного медленного вывода на установки ФОДС-2, СВД, СФИНКС, КМН и внутренних мишеней более чем в 2 раза увеличило длительность вывода пучков, улучшило временную структуру и повысило коэффициент одновременности на 20-25%.

5. Новый метод вывода протонов с использованием изогнутых монокристаллов для физических экспериментов на установку ПРОЗА. Исследования возможности вывода протонов с помощью изогнутого монокристалла на установку ВЕС.

6. Вывод протонов с энергией 900 ГэВ с помощью изогнутого монокристалла из крупнейшего сверхпроводящего ускорителя-коллайдера Тэватрона FNAL. Использован опыт, ранее полученный в ИФВЭ.

7. Одновременный вывод вторичных частиц и первичных протонов (с помощью изогнутого монокристалла и/или НМВ) для 5-6 разных экспериментов.

8. Исследование "нестандартных" способов вывода: параллельной работы ВМ с РМВ, РМВ в два независимых направления, двукратный БВ высокоинтенсивного пучка, что открывает возможности осуществления новых экспериментов по физике высоких энергий.

9. Осуществление последовательной работы новых режимов вывода частиц с быстрым и/или резонансным медленным выводами первичного пучка, обеспечившее коэффициент одновременности работы физических установок в цикле ускорителя — 7-8.

10. Оптимизация параметров пучка и снижение потерь протонов с энергией 100 МэВ при инжекции в ускоритель. Реализация и предложения мер снижения облучаемости оборудования У-70 при высоких энергиях. Ожидаемый фактор снижения облучаемости 4-5 раз.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на:

- научных семинарах ИФВЭ и FNAL;

- всесоюзных и российских совещаниях по ускорителям заряженных частиц в Дубне (1982; 1988; 1992 гг.), в Москве (1990 г.), Протвино (1996; 2000 гг.);

- европейских конференциях по ускорителям в Ницце (1990 г.), Берлине (1992 г.), Лондоне (1994 г.), Барселоне (1996 г.);

- всесоюзных совещаниях "Физика на УНК" (Протвино, 1989 г.) и "Проблемы применения эффектов каналирования частиц кристаллами в физике высоких энергий" (Протвино, 1991 г.);

- национальных конференциях США по ускорителям в Сан-Франциско (1991 г.), Вашингтоне (1993 г.), Далласе (1995 г.), Чикаго (2001 г.);

- международных совещаниях "Channeling and other coherent crystal effects at relativistic energy" (Дания, 1995 г.), "Near Beam Physics" (FNAL, США, 1997 г.), "Elastic and diffractive scattering" (Blois VIII) (Протвино, 1999 г.);

- совещаниях экспертов сотрудничества Е853 (FNAL, Батавия, 19931997 гг.);

и опубликованы в виде препринтов ИФВЭ и FNAL, статей в российских (ЖТФ и ПТЭ) и иностранных (Nuclear Instruments к. Methods) журналах, Трудах соответствующих конференций.

Высокая ценность научно-технических результатов для физических экспериментов от внедрения тонкой внутренней мишени подтверждена решением Научно-технического совета ИФВЭ.

Составляющая основу диссертации программа "Исследование и развитие новых методов вывода пучков из ускорителей" получила высокую оценку всех экспертов (из России, стран Европы и США), и ей был присужден долгосрочный грант Международного научного фонда и правительства РФ. Заявленная программа успешно выполнена. Опубликовано около 10 научных работ.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 197 наименований. Объем диссертации без списка литературы составляет 272 страницы, в том числе 139

рисунков и 27 таблиц. Список основных научных работ, представляющих важнейшие результаты диссертации, составляет 37 наименований.

Содержание работы

Во Введении приведены примеры существующих методов вывода частиц, обоснована необходимость совмещения разных способов вывода для повышения эффективности физических экспериментов. Даются пояснения физических принципов двух новых методов вывода ускоренных протонов, впервые в практике физического эксперимента исследованных и реализованных для вывода пучков на протонном синхротроне ИФВЭ, что обеспечило успешное выполнение ряда новых экспериментов.

Представлено краткое содержание глав диссертации, приведен список опубликованных работ, составляющих ее "ядро", и в которых изложен ее основной материал.

В первой главе диссертации приведены результаты исследований и развития методов вывода частиц, существующих на ускорителе ИФВЭ:

• вывод вторичных частиц с внутренних мишеней (ВМ),

• быстрый вывод (БВ),

• резонансный медленный вывод (РМВ) ускоренных протонов.

Особенность ускорителя ИФВЭ: экспериментальные исследования на

нем были начаты практически сразу после запуска У-70 (1967 г.) и в течение ряда лет проводились только на пучках вторичных частиц,

генерируемых на ВМ. Уже первые годы исследований дали ценный материал для понимания закономерностей строения микромира, а полученные результаты стали основой формирования новых направлений в их исследовании не только у нас в стране, но и за рубежом. В дальнейшем, с вводом в строй системы БВ протонов (1972 г.), а позднее и системы РМВ (1979 г.) задача формирования и вывода пучков вторичных частиц для физических экспериментов на У-70 не потеряла своей значимости.

Для повышения эффективности физических исследований потребовались разработка и осуществление одновременной (параллельной) работы 4-5 экспериментальных установок на пучках вторичных частиц, их последовательной работы с БВ и РМВ протонов, а также совмещение в одном цикле выводов вторичных частиц и протонов на 5-6 экспериментальных установок.

Насыщенная экспериментальная программа Института требовала исследований и развития режимов вывода высокоинтенсивного частиц за цикл) пучка ускоренных протонов, обеспечивающих повышение эффективности экспериментов:

б

♦ совмещение' работы установки Нейтринный детектор с пузырьковой камерой СКАТ, увеличение числа срабатываний БВ на эти установки и повышение средней эффективности вывода;

♦ исследование возможности одновременной работы ВМ с РМВ;

♦ расчеты РМВ протонов в два независимых направления и разработка предложений для его осуществления.

Совместная работа физических установок в цикле ускорителя может осуществляться:

♦ Последовательно. Пучок подводится к разным мишеням с помощью локальных искажений орбиты, создаваемых последовательно на плоской части магнитного цикла. Длительность вывода частиц в каждое направление в этом случае сокращается пропорционально числу работающих установок.

♦ Параллельно (одновременно). Это наиболее предпочтительный режим для экспериментов, использующих счетную методику. Длительность вывода пучков в данном случае ограничивается лишь длительностью плоской части магнитного цикла.

Режимы совмещения физических экспериментов, проводимых до ввода в строй БВ и РМВ, с пучками вторичных частиц показаны на рис. 1, представляющем магнитный цикл с промежуточной плоской частью (см. диссертацию Мызникова К.П., ИФВЭ, 1974 г.).

г

з

о

Рис. 1. Режимы работы внутрен-

них мишеней в цикле ускорителя: 1 — вывод частиц промежуточных энергий; 2 — вывод с одной из мишеней; 3, 4 — одновременный вывод

о

г

4

6

8

ВРЕМЯ ПО ЦИКЛУ УСКОРЕНИЯ. С

Из рисунка видно, что практиковался последовательно-параллельный режим вывода пучков вторичных частиц, причем один из выводов осуществлялся на промежуточном "столе" магнитного цикла, формируемом

в диапазоне энергий 20-50 ГэВ.1 При максимальной же энергии ускоренного пучка сначала осуществлялся вывод вторичных частиц с одной из мишеней (например, в каналы 6; 18; 4Н) в течение 0.3-0.5 с (или 0.5 мс при быстром сбросе), а затем одновременно с двух ВМ каналов 2 и 4 в течение 1.0-1.5 с (в зависимости от длительности работы первой мишени). Одновременная работа физических установок каналов 2 и 4 представляла наибольший интерес с точки зрения важности результатов утвержденной программы исследований.

Таким образом, коэффициент одновременности работы установок на пучках вторичных частиц с внутренних мишеней был равен 2-3. Суммарный коэффициент одновременности, достигаемый в одном цикле в совместных режимах, 3-4.

В силу насыщенности экспериментальных программ на каналах 2; 14 и 4, где находятся установки ИФВЭ, ОИЯИ, ИТЭФ, ИЯИ РАН, ФИАН и других физических центров, реализованный ранее режим параллельной работы двух мишеней обеспечивал пучками вторичных частиц только эти каналы. Установки каналов 18; 4Н (впоследствии 5Н), РП и др. работали последовательно, что снижало эффективность всех экспериментов, так как длительность вывода была в два раза меньше максимальной. Поэтому обеспечение одновременного вывода частиц в направления этих каналов вызывало огромный интерес.

В результате выполнения комплекса расчетных и экспериментальных исследований определены особенности параллельной работы нескольких мишеней и осуществлены сложные режимы, обеспечившие совмещение в одном цикле до 5 установок только на пучках вторичных частиц. С учетом экспериментов на БВ и РМВ число физических установок, работающих в одном цикле ускорителя, достигает 6-7.

Примеры совмещения работы установок в этом случае показаны на рис. 2, где в начале плоской части осуществляется БВ (6), далее — параллельная или параллельно-последовательная работа (рис. 2а, б) внутренних мишеней (1-5) с одной из них или с РМВ (7), либо параллельная работа мишеней на всей плоской части цикла — рис. 2в.

По сравнению с режимом рис. 1, где эффективное время вывода, приведенное к одной мишени, составляет «2.5 с, эффективное время вывода в режиме рис. 2в достигает « 5 х 1,8 с = 9 с.

Приводятся результаты исследований тонких мишеней, вносящих новые эффекты в динамику пучка ускоренных протонов и дающих новое качество выводимым пучкам частиц. Использование внутренних мишеней ускори-

гЭтот вывод не получил экспериментального развития из-за сокращения плоской части цикла, соответствующей энергии 70 ГэВ.

теля в условиях достигнутых интенсивностей (> 1013 частиц за цикл) и при высоких плотностях частиц в ускоренных пучках ограничивается их термической стойкостью.

Рис. 2. Типичные примеры совмещения режимов вывода пучка при осуществлении "тройного" наведения совместно с работой мишеней "в тени". 1-5 — вывод вторичных частиц; 6 — БВ; 7 — РМВ.

Многолетняя практика показала, что применение "толстых" мишеней (~ O.lLw — ядерной длины свободного пробега) возможно до интенсивности взаимодействующего с мишенью пучка ~ 2 • 1012 протонов/цикл. При более высокой интенсивности возможны тепловые повреждения, приводящие к разрушению мишени и срыву экспериментов.

Переход на "тонкие" мишени (толщиной по пучку ~ 50 мг/см2) обусловил существенное изменение динамики их нагрева и охлаждения. Для тонких мишеней решалось уравнение теплопроводности в виде

дт _ Гд2т 1 1 ат | д2т

дт \ дг2 г дт дг2

с граничными условиями:

± А

дТ дг

Х=Л

= ае(Т4 - Т04);Т(г0) = Т0 = саазЬ,

(1)

(2)

2=0

где Т — температура; г — время; г, г — текущие координаты в радиальном и осевом направлениях; а2 = Х/р • ср, А, р, ср — коэффициент теплопроводности, плотность и теплоемкость материала мишени; го и к — радиус

мишени и ее толщина; е — коэффициент черноты; Го — температура держателя мишени; <г — постоянная Стефана-Больцмана.

Расчеты показали, что в интересующем нас диапазоне толщин мишеней (до десятков микрометров) и для интенсивностей пучка 1012 прото-

нов за цикл, сбрасываемых на мишень, основным процессом, определяющим отвод тепла, является излучение с поверхности мишени.

На рис. 3 приведены расчетные зависимости температуры разогрева мишеней из различных материалов толщиной 10 мкм от интенсивности взаимодействующего пучка. Видно, что мишени из Си и Ве можно использовать до интенсивности (1.5 4- 2) • 1012, а углеродные пленки могут выдержать сброс до протонов за цикл.

2000

Н

<

1500

1000

• Ве,

•

- ---

-- / /с -

- •

ж

•V ■

(1230 °С) (656 °С)

(1083 °С) (3320 °С*)

4 6 8

Интенсивность, хЮ^протонов/цикл

10

Рис. 3. Зависимость температуры нагрева мишеней из различных материалов от интенсивности. Справа — температуры плавления.

Кроме того, Be и С являются наиболее подходящими материалами в качестве мишеней для генерации вторичных частиц: минимальное отношение Z/р обеспечивает преобладание процессов поглощения протонов пучка до того, как из-за рассеяния они будут потеряны на стенках камеры ускорителя. Мишень из С толщиной ~ 50 мг/см2 обусловила появление ряда новых эффектов в динамике пучка, что способствовало получению высококачественных пучков частиц для всех параллельно работающих физических установок.

На рис. 4 представлены осциллограммы временнбй структуры пучков вторичных частиц каналов 2 и 4 при их одновременной работе на всей

плоской части магнитного цикла: рис. 4а — работа мишеней старой конструкции из Be, рис. 46 — работа тонкой углеродной мишени канала 2 совместно с Be мишенью канала 4.

Рис.4 Временная структура вторичных частиц каналов 2 и 4 при их одновременной работе а) работа двух толстых мишеней из Бе; б) мишень канала 2 — тонкая углеродная ткань (0 2 с/клетку)

Из сравнения осциллограмм видно, что ввод тонкой углеродной мишени привел к снижению величины пульсаций почти на порядок. При этом пульсации уменьшились не только в канале 2, но и в канале 4, где оставлена "толстая" мишень. При большом времени жизни частиц (более 1000 пересечений вместо ~10 для "толстой") тонкая мишень взаимодействует с большей площадью поперечного сечения пучка, что ослабляет вклад пульсаций систем ускорителя во временную структуру вторичных частиц и облегчает условия наведения пучка на мишени.

Следует отметить, что уровень пульсаций в сигналах сброса каналов 2 и 4 не превышает 7-10% даже при их одновременной работе после БВ и РМВ, что до внедрения тонкой мишени удавалось получить лишь для некоторых режимов с помощью кикер-магнита БВ.

а)

В настоящее время условия работы физических установок таковы, что необходимо совмещение экспериментов с относительно низкой интенсивностью ~ 2-1012 протонов за цикл — для внутренних мишеней 401!? о -тонов/цикл для нейтринных исследований на быстровыведенном пучке. В таком режиме из 29 ускоренных банчей системой БВ выводятся 24-25 бан-чей, в результате чего формируется сильная азимутальная неоднородность плотности пучка в ускорителе, вызывающая появление в выводимых пучках временнбй структуры с частотой 200 кГц.

Выравнивание азимутальной плотности протонов до введения тонких мишеней достигалось с помощью ВЧ-гимнастики, заключающейся в перебросе фазы ускоряющего напряжения и перегруппировке циркулирующего пучка, производимых после БВ. Однако при таком способе борьбы с ВЧ-пульсациями длительность вывода пучков для физических экспериментов сокращается на 10-15% и сохраняются характерные для систем наведения пучка на "толстые" мишени низкочастотные пульсации 50-600 Гц.

Динамика пучка ускоренных частиц при взаимодействии с тонкой мишенью в значительной мере способствует выравниванию плотности частиц по орбите. Это хорошо видно на рис. 5, где приведены осциллограммы сигналов мониторов головной части канала вторичных частиц при работе с тонкой мишенью и с мишенью старой конструкции.

Рис. 5. Осциллограммы

пульсаций с частотой 200 кГц и временнбй структуры сброса канала 4: а) при работе с тонкой мишенью канала 2; б) без тонкой мишени (0.2 с/клетку).

Для тонкой мишени характерно быстрое затухание пульсаций 200 кГц, которые не успевают оказать влияния на временную структуру вторичных

частиц. Объяснение механизма затухания пульсаций 200 кГц заключается в следующем. Взаимодействие ускоренного пучка с мишенью сопровождается многократным кулоновским рассеянием, ионизационными потерями энергии, упругим ядерным рассеянием и ядерным поглощением с образованием вторичных частиц. Кулоновское и упругое ядерное рассеяния при каждом пересечении мишени изменяют амплитуды и фазы бетатронных колебаний частиц, ионизационные потери энергии приводят к радиальному сдвигу замкнутой орбиты. В результате увеличиваются поперечные размеры и импульсный разброс пучка. Время разбанчирования пучка с импульсным разбросом частиц при постоянном магнитном поле вы-

ражается формулой

где /о — частота обращения пучка в ускорителе; а — коэффициент расширения орбит (а = 0.01112). Результаты математического моделирования времени дебанчировки пучка в условиях, соответствующих реальным режимам работы У-70 для тонкой мишени, хорошо согласуются с экспериментом.

Рис. б. Зависимость времени дебанчирования пучка, вступившего во взаимодействие с С мишенью, от ее толщины.

Зависимость времени дебанчирования пучка от толщины для углеродной мишени представлена на рис. 6. Видно, что наименьшее время дебанчирования приходится на толщины около 200 мкм. Выбор оптимальной толщины мишени (отмечена заштрихованной линией) исключает необходимость применения дополнительных и дорогих устройств (кикер-мапшт, ВЧ-гимнастика и др.), сокращающих время вывода.

На рис. 7 представлены осциллограммы, характеризующие временную структуру пучков вторичных частиц трех каналов при одновременном наведении пучка на три внутренние мишени. Работа осуществляется после БВ, на орбите оставлено 5 банчей. Видно, что даже в условиях резко неоднородной плотности азимутального распределения ускоренных протонов, и несмотря на добавление еще одной толстой мишени и бампа замкнутой орбиты, тонкая углеродная мишень позволяет обеспечить высокое качество и, следовательно, высокую эффективность использования пучка ускорителя для экспериментов.

Рис. 7. Осциллограммы временнбй структуры вторичных частиц при работе трех мишеней после БВ. а) вывод в канал 2, б) вывод в канал 4; в) вывод в канал 18 (0 2 с/клетку).

Два состояния циркулирующего пучка ускорителя, о чем сообщалось выше, иллюстрирует рис. 8. Осциллограммы рис. 8а,б с фильтра, выделяющего гармонику 200 кГц из сигнала, наводимого пучком на пикап-электрод У-70, показывают наличие ВЧ-структуры в циркулирующем пучке ускорителя. Рис. 8а соответствует случаю, когда в ускорителе оставалось 5 банчей из 29, и пучок дебанчировался в соответствии с зависимостью (3). ВМ не работали. Рис. 86 соответствует случаю взаимодействия циркулирующего пучка (тех же 5 банчей) с двумя внутренними мишенями ускорителя, одна из которых тонкая.

Видно, что здесь также в течение всего времени жизни пучка имеется однооборотная структура с частотой 200 кГц. Уменьшение амплитуды

огибающей объясняется снижением общей интенсивности циркулирующего пучка из-за поглощения протонов в мишенях. Рис. 8в — сигналы монитора вторичных частиц, обеспечивающего обратную связь на системы наведения пучка на ВМ (верхний луч), и монитора, установленного в начале канала 4, из сигнала которого с помощью фильтра выделена гармоника 200 кГц (нижний луч).

Осциллограммы ВЧ-структуры 200 кГц после БВ: а) внутренние мишени не работают; б) при одновременной работе толстой и тонкой мишеней; в) временна\я структура

пучка вторичных частиц (верх) и затухание ВЧ-структуры в канале 4 (низ) (0 2 с/клетку).

Характерным признаком работы тонкой мишени является быстрое затухание в выводимых пучках пульсаций 200 кГц, что исключает их вли-янне на эффективность набора данных в течение всего времени вывода частиц. Такому затуханию способствуют два фактора: увеличение Ар/р частиц при каждом пересечении мишени и значительное (более чем на два порядка) увеличение времени их жизни по сравнению со временем жизни в случае толстой мишени.

Таким образом, на основании анализа рис. 8 можно констатировать, что на плоской части магнитного цикла в циркулирующем пучке, первоначально имевшем ярко выраженную однооборотную структуру, существует часть пучка, имеющая близкую к равномерной азимутальную плотность частиц. Она состоит из протонов, рассеянных из плотной части исходного

пучка в процессе взаимодействия с тонкой ВМ. Азимутальная однородность сохраняется в течение всего времени вывода за счет равномерного подведения пучка к мишени, осуществляемого бампом замкнутой орбиты. Центральная, более плотная часть ускоренного пучка сохраняет азимутальную неоднородность в течение всего времени вывода.

Математическое моделирование процессов, происходящих при взаимодействии пучка с тонкой внутренней мишенью и влияющих на динамику частиц ускоренного пучка, показало, что:

• Положение внутренней мишени относительно центра вакуумной камеры У-70 (R > 0 или R < 0) существенным образом влияет на динамику частиц.

• При координатах мишени R > 0 (это реальные условия работы) обеспечивается более сильное подавление модуляции ВЧ-структуры, чем при работе на R < 0.

• Форма банча пучка, циркулирующего в У-70, оказывает заметное влияние на глубину модуляции интенсивности выводимых пучков.

В соответствии с ранее разработанной схемой вывода пучка, в 1974 г. был введен в эксплуатацию канал 8, обеспечивший начало нейтринных исследований на У-70. Система БВ позволяла выводить любое количество банчей ускоренного пучка (из 30) с эффективностью, близкой к 100%, за время от 165 не до 5 мкс при низком уровне потерь в канале.

Повышение интенсивности пучка при БВ до > 1013 протонов/цикл после ввода устера выявило новые проблемы в обеспечении требований экспериментов, заключавшиеся в увеличении длительности вывода и уменьшении потерь по трассе вывода. Первая из этих проблем связана с возможностями регистрирующей аппаратуры и фоновыми условиями установки Нейтринный детектор (НД) и не удовлетворяла требованиям совмещения экспериментов установки НД и пузырьковой камеры СКАТ. Вторая проблема была обусловлена снижением эффективности вывода пучка по новой трассе — через септум-магниты MB из-за выхода из строя подвижного СМ-24, изготовленного в CERN.

В силу ряда причин, таких как высокая хроматичность, большой импульсный разброс пучка, влияние областей с сильной нелинейностью поля и др., быстрый резонансный вывод (БРВ)2 оказался низкоэффективным. Требовалось осуществить двукратный вывод в течение времени работы фокусирующей системы нейтринного канала (~ 100 мкс), что влекло за собой реконструкцию системы кикер-магнитов БВ.

Был предложен способ вывода пучка, удовлетворяющий условиям совместимости работы с внутренними мишенями, требованиям НД и повы-

2К.П.Мызников и др. Препринт ИФВЭ 78-167, Серпухов, 1978.

шающий эффективность его работы с фактором 4. Поскольку увеличение времени вывода до ~ 100 мкс не противоречит условиям работы фокусирующей системы нейтринного канала, можно осуществить двукратный БВ по 10-12 банчей в каждом выводе с интервалом 10-50 мкс (см. рис. 9).

Расчеты показали, что решение данной задачи возможно, если оба существующие кикер-магниты КМ-14 и КМ-16 будут работать в тандем с половинной силой каждый (т.е. два модуля КМ-14 и пять модулей КМ-16, формула "2 + 5"). Вторая половина силы кикер-магнитов обеспечит повторный БВ через требуемый интервал времени по той же самой трассе (см. рис. 10, кривая 1).

Принцип программирования работы кикер-магнитов и экспериментальные результаты приводятся в диссертации.

Был опробован однократный вывод в условиях, точно соответствующих будущему эксперименту: для заброса пучка в апертуру СМ-18 использовались в тандем половины сил кикер-магнитов (формула "2+5"). Результаты показали, что такая схема позволяет осуществить двукратный БВ, удовлетворяющий условиям работы установки Нейтринный детектор, с эффективностью не ниже, чем при однооборотном БВ, что значительно превышает достигнутую при БРВ. Облучаемость оборудования ускорителя при выводе пучка по схеме "2 + 5"на 20-30% ниже, чем при БРВ. Экспериментально полученные значения размеров и координат центра тяжести пучка в характерных точках трассы вывода соответствуют требованиям его дальнейшей транспортировки.

В связи с созданием установок, использующих медленновыведенный пучок протонов, на У-70 стали применяться режимы последовательной работы БВ, РМВ и ВМ. Это более чем вдвое (при работе с РМВ) сократило длительность вывода пучков (~ 0.7 с вместо 1.7 с) и поставило задачу поиска таких режимов совместной работы ВМ и РМВ, которые обеспечили бы более эффективное использование плоской части магнитного цикла ускорителя.

Одним из решений этой проблемы оказалось осуществление параллельной работы ВМ с РМВ. Исследования показали, что одновременная работа РМВ и внутренних мишеней возможна. В частности, использование мишени блока 35 (канал 18) способствует улучшению временнбй структуры пучка протонов, выводимых резонансным образом: "эффективное" время вывода на установке ФОДС-2 (канал 22), характеризующее длительность вывода с учетом качества временнбй структуры, увеличивалось на 25% (с 400 до 500 мс) при интенсивности У-70 1.8- 1012 и на 50% (с 400 до 600 мс) при 3.2 • 1012 ускоренных протонов за цикл.

Рис. 9. Иллюстрация работы экспериментальных установок в цикле ускорителя при двукратном БВ. 1, 2 — БВ пучка с интервалом 1р-50 мкс; 3-8 — одновременная работа ВМ, НМВ, изогнутого монокристалла. М,2 — число банчей, выводимых при каждом из БВ, N3 — число балчей, оставленных для работы установок 3-8.

Рис. 10. Схема вывода протонов на установку НД при двукратном срабатывании КМ-14 и КМ-16 по формуле "2 + 5". 1 — трасса вывода, 2 — бамп замкнутой орбиты, способствующий забросу пучка, о — координаты пучка, полученные экспериментально.

Была также исследована параллельная работа РМВ и ВМ каналов 2 и 4, расположенных на участке вывода. При умеренной интенсивности ускорителя одновременный вывод протонов и вторичных частиц возможен, но проявляется взаимное влияние режимов друг на друга: снижение эффективности РМВ ~ 5% на мишень и проявление низкочастотных пульсаций систем ускорителя в структуре выводимых пучков вторичных частиц. Предполагается, что после достижения необходимой (~ 98%) эффективности РМВ эти исследования будут продолжены. Ожидается при этом, что работа тонких внутренних мишеней благоприятно скажется на улучшении структуры пучка, выводимого резонансным образом.

В расчетном плане по инициативе физиков-экспериментаторов исследована возможность осуществления РМВ пучка одновременно в два независимых направления. Показано, что в случае У-70 с новой системой вывода, включающей в себя в качестве дефлекторов септум-магниты новой конструкции ("сдвоенные"), возможно осуществление такого вывода с эффективностью не хуже, чем уже достигнутая для существующей системы при выводе пучка в одно направление. Приводятся схемные решения нового способа вывода.

Одновременный вывод резонансно раскачанного пучка в два направления был впервые осуществлен на ускорителе ZGS Аргонской национальной лаборатории США в 1972 г. Это потребовало существенной реконструкции ускорителя и использования резонанса 3Q=2 (вместо 3Qr=3) для раскачки пучка. В этой схеме каналы вывода располагались на диаметрально противоположных сторонах кольца ускорителя, общая эффективность вывода была на уровне 45%.

В 1984 г. в CERN осуществлен одновременный вывод пучка с энергией 450 ГэВ из SPS в две экспериментальные зоны. Потребовалось обеспечить специальную перестройку QT на половине периметра SPS с использованием специальной системы питания фокусирующих квадруполей 3- и 6-го полупериодов. Это позволило обеспечить сдвиг фаз сепаратрис между первым и вторым ЭД, кратный целому числу 27г. Вывод осуществлялся из промежутков 2 и 6, сдвинутых между собой на 1/3 периода или на 9 длин волн бетатронного колебания. В ИФВЭ оказывается возможным осуществление одновременной работы резонансного медленного вывода в два направления, смещенные по отношению друг к другу менее чем на половину длины волны бетатронного колебания.

Возможность одновременного вывода пучка в два направления (любого из каналов 21; 22; 23 и 24, а в отдельных случаях и каналов 2 и 14) видна из рис. 11, где схематически показаны направления вывода и расположение основных септум-магнитов, обеспечивающих вывод пуч-

ка из камеры ускорителя в прямолинейных промежутках (ПП) 28 и 30. Возможные варианты вывода пучков (с точки зрения заброса резонансно раскачанного пучка в первый отклоняющий магнит) обозначены соответственно А, В и С. Септум-магниты (СМ) устанавливаются в ПП-18; 20; 22; 24 и 26, причем СМ-22, СМ-24 и СМ-26 представляют собой спаренные септум-магниты новой конструкции. Индекс "1 "относится к магнитам, установленным на внешнем радиусе ускорителя, индекс "2"— на внутреннем.

Рис. 11. Эскиз новой схемы вывода пучка.

Эскиз одного из септум-магнитов (совместная проработка А.Асеева и Э.Людмирского) представлен на рис. 12.

Рис. 12. Поперечное сечение сдвоенного септум-магнита.

Из рис. 11 видно, что в такой схеме существуют 16 вариантов вывода пучка в направления каналов 21; 22; 23 и 24, т.е. обеспечивается взаимозаменяемость септум-магнитов без нарушения работоспособности системы. Огибающие раскачанного пучка для всех трех сепаратрис и соответствующая расстановка септум-магнитов (см., например, рис. 37-38 диссертации) показывают возможности для обеспечения резонансного медленного вывода одновременно в два направления.

На рис. 13 представлены рассчитанные трассы вывода пучка для упоминавшихся выше вариантов. Как видно из рисунка, благодаря взаимозаменяемости элементов и с учетом параллельных ветвей надежность системы вывода повышается в несколько раз. Питание сдвоенных септум-магнитов может быть осуществлено от одного источника (существуют соответствующие схемные решения). Длительность вывода в любое (или оба одновременно) направление определяется возможностями систем питания септум-магнитов.

Блоки участка вывода пучка У— 70

Рис. 13. Рассчитанные трассы резонансного медленного вывода.

Оценки эффективности вывода показывают, что с электростатическими дефлекторами в качестве первых отклоняющих элементов эффективность может быть ~90-95%, что выше эффективности 85%, достигнутой при работе в одно направление, когда первый дефлектор представлял собой септум-магнит с тонкой токовой перегородкой из Си. Новая схема обеспечит также возможность БВ пучка высокой интенсивности для нейтринных исследований. Совместное действие КМ-14 и КМ-16 обеспечит высокоэффективный БВ пучка на установку НД даже при эмиттансе пучка, соответствующем проектной интенсивности при работе У-70 с бустером.

Расширяющаяся программа физических исследований ИФВЭ поставила задачу осуществления нового метода вывода пучков протонов, заполняющего диапазон интенсивностей 107 - 1011 частиц за цикл. При этом предъявлены жесткие требования к основным параметрам сформированного пучка, таким как амплитуда временнбй модуляции интенсивности, длительность вывода, пространственные и угловые размеры пучка на внешней мишени и др. В частности, в направления каналов 8; 21; 23 такие требования выдвигались экспериментальными группами установок ФОДС, ДАКОР, СФИНКС, позднее КМН, в направление канала 22 — группами ФОДС-2, СВД. Существующая система резонансного медленного вывода в указанном диапазоне интенсивностей не может обеспечить требуемого качества временнбй структуры выведенного пучка.

Вторая глава содержит результаты разработки, экспериментальных исследований и осуществления нового режима — нерезонансного медленного вывода протонов (НМВ). Особенность данного метода вывода: увеличение амплитуд бетатронных колебаний частиц пучка происходит за счет рассеяния их на внутренних мишенях ускорителя. Система резонансной раскачки пучка, состоящая из квадрупольных линз наведения на резонанс, секступольных линз, создающих резонансную гармонику, и октупольных линз коррекции кубической нелинейности, не используется. Были изучены условия движения в ускорителе протонов, претерпевших рассеяние на малые (~ 1 мрад) углы на внутренних мишенях, и вывода их из ускорителя с помощью септум-магнитов.

Расчеты показали, что с помощью мишеней с определенными параметрами (материал, толщина по пучку и др.) и специально созданного локального искажения замкнутой орбиты можно обеспечить заброс в апертуру первого септум-магнита части протонов, получивших необходимый прирост амплитуд бетатронных колебаний. Углы рассеяния этих частиц находятся в интервале 0.3 4-1.5 мрад, что позволило рассчитывать на по-

1 п10

лучение пучка с приемлемыми параметрами с интенсивностью ~ 10 при сбросе на мишень ~ 1011 протонов за цикл. Новый режим вывода был исследован и реализован практически. Полученные результаты подтвердили основные расчетные данные.

Изучение динамики вывода рассеянных протонов из У-70 показало, что для этих целей возможно использование внутренних мишеней М35, М16, М17, М18. Мишени М35 и М18 действующие, расположены соответственно в блоке 35 У-70 и в 18-м прямолинейном промежутке (ПП-18) перед первым септум-магиитом системы медленного вывода СМ-18. М35 одновременно служит источником вторичных частиц для установки ГИПЕРОН (канал 18), поэтому ее использование для обеспечения параллельной рабо-

ты двух экспериментов было более предпочтительно. Мишени M16 и M17, рассмотренные в расчетном плане, соответственно в середине блока 16 (фокусирующего) и в ПП-17, изучались с целью дальнейшей оптимизации параметров выводимого пучка. В качестве материала мишени рассматривались Be, A1, Си.

Среднеквадратичное приращение амплитуды частицы на азимуте септум-магнита из-за рассеяния на мишени выражается зависимостью

ДА: = (ДRl)W = е . (А,. Рс)1'2 • sin ДФ, (4)

где © — среднеквадратичный угол рассеяния; /?м, /?с — значения /3-функций на азимутах мишени и септум-магнита соответственно, ДФ — фазовый сдвиг между мишенью и септум-магнитом. Заброс частицы в апертуру септум-магнита произойдет в случае, когда после некоторого "последнего" пересечения мишени ее амплитуда колебаний окажется такой, что будет выполнено условие (при установке септум-магнита на краю огибающей невозмущенного пучка)

(Д^)1/2 > d, (5)

где d — толщина токовой перегородки септум-магнита.

Расчетные результаты распределений частиц, заброшенных благодаря рассеянию на М35 (Си, толщина по пучку 30 мм) в апертуру первого септум-магнита СМ-18, приведены на рис. 14, где показаны поперечное сечение раскачанного пучка и горизонтальное распределение плотности частиц в апертуре СМ-18 соответственно.

Из приведенного начального распределения формируется фазовый объем выводимого пучка, представленный на рис. 15. Для оптимального заброса частиц в апертуру СМ-18 и уменьшения потерь на токовой перегородке СМ-20 с помощью двух бампов, формируемых блоками 15, 21 и 16, 22, обеспечивается одинаковость отклонений центра тяжести пучка в ПП-18 и ПП-20.

Полная схема вывода пучка приведена на рис. 16 (кривая 2). Здесь же для наглядности (кривая 1) показано результирующее искажение орбиты в районе СМ-18 и СМ-20.

Фазовые эллипсы выведенного из ускорителя пучка, служащие оптическим источником для расчета транспортировки пучка до внешних мишеней, приведены на рис. 57 диссертации.

Анализ выбывания частиц в данном режиме показал, что потери протонного пучка распределяются следующим образом: неупругое ядерное взаимодействие в мишени ~70%, потери на стенках камеры ускорителя ~5-10%, потери на элементах системы вывода 10-15%, потери в ПП-30 5%.

Рис. 14. Распределение частиц в апертуре СМ-18: а) эффективный поперечный размер пучка; б) горизонтальное распределение плотности частиц.

Рис. 15. Фазовый объем пучка, заброшенного в апертуру СМ-18: а) горизонтальный; б) вертикальный. Внутри показан фазовый объем невозмущенного пучка. Заштрихованы границы вертикальной апертуры.

В результате, при данной "геометрии" эксперимента доля частиц, выводимых в канал, может составить 5-10% от интенсивности сбрасываемых на мишень протонов. Экспериментально в канале получена интенсивность пучка ~ 3 • 1010 частиц при сбросе ~ 6 • 1011 протонов на мишень, что со-

гласуется с приведенными оценками. Измеренные профили пучка в районе внешних мишеней и на экспериментальной установке оказались в хорошем согласии с расчетами.

Рис. 16. Схема вывода упругорассеянных протонов. 1 — локальный бамп; 2 — трасса вывода;" +" — положение центра тяжести пучка при НМВ (вверху) и при выводе с помощью резонанса Зфг = 29 (внизу).

Таким образом, в результате осуществления НМВ на ускорителе ИФВЭ был заполнен диапазон интенсивностей выводимых пучков 107-;-1011 частиц за цикл, ранее недоступных для физических экспериментов, и обеспечено выполнение экспериментальной программы установки ФОДС на канале 8. Вывод протонов и первые эксперименты осуществлялись при этом последовательно с работой внутренних мишеней каналов 2 и 4, что более чем вдвое сокращало длительность вывода пучков для всех экспериментов. Задача дальнейшего повышения эффективности использования пучка и реализации совмещенных режимов, которые обеспечивали бы максимальную (> 1.7 с) растяжку пучков для всех потребителей, оставалась актуальной.

Считалось, что основное препятствие решению такой задачи на У-70 — это искажение поля на участке вывода из-за работы систем наведения пучка на мишени каналов 2 и 4 (основных потребителей пучков вторичных частиц), расположенных соответственно в блоках 24 и 27. Расчеты НМВ протонов с внутренних мишеней этих каналов показали принципиальную возможность совмещения условий вывода. Рассчитанный режим был ре-

ализован и являлся основным, обеспечивая высокое качество временнбй структуры и в два раза большую длительность растяжки пучков для экспериментов. Иллюстрация сказанного — рис. 17.

1

Рис. 17. Иллюстрация совместной работы НМВ (2) и внутренних мишеней (3-7): а) последовательный; б) параллельный; 1 - БВ.

Рис. 18. Схема одновременного вывода частиц. 1 — трасса вывода упругорассе-янных протонов; 2 — искажение орбиты при наведении пучка на мишени; пунктир — трассы вывода вторичных частиц.

На рис. 18 приведена схема одновременного вывода упруго рассеянных протонов и вторичных частиц с внутренних мишеней каналов 2 и 4. Отличие этой схемы от реализованной ранее (см. рис. 16) в том, что

последним элементом, осуществляющим вывод пучка из ускорителя, является не СМ-28, а новый СМ-26, установленный вместо септум-магнита БВ. Выведенный пучок сфокусирован в районе внешних мишеней с параметрами, удовлетворяющими требованиям его дальнейшей транспортировки, и эффективностью > 25%.

Рис. 19. Осциллограммы временной структуры при одновременной работе НМВ и каналов вторичных частиц после БВ. а, б — сигналы мониторов вторичных частиц каналов 2 и 4; в, г — сигналы монитора протонов, выводимых в канал 22 и затухания ВЧ-структуры 200 кГц, обусловленного работой тонкой мишени. (0 2 с/клетку.)

Экспериментальные результаты осуществления новых режимов вывода представлены на рис. 19 осциллограммами временной структуры выводимых частиц. Показана временная структура пучков при одновременном выводе вторичных частиц в каналы 2 и 4 и первичных протонов на установки ФОДС-2 (канал 22) или СФИНКС (канал 21). Высокое качество временной структуры и подавление ВЧ-пульсаций 200 кГц обусловлены работой тонкой углеродной мишени (см. главу 1).

Следует отметить особенности обеспечения пучками установки СФИНКС: 1. В проектном варианте протонные пучки интенсивностью частиц

за цикл предполагалось получать, применяя диффракционное рассеяние

11

пучка, выводимого резонансным способом, интенсивностью ~ 5 • 10 ча-

стиц за цикл на мишенях, установленных в магнитах канала. Этот способ, обеспечивая решение данной задачи, обладает существенным недостатком: большие запланированные потери интенсивности ведут к неоправданному облучению элементов канала и появлению на них опасных радиационных нагрузок. Избежать неоправданно высоких потерь частиц в канале удалось с помощью НМВ, обеспечившего вывод протонов необходимой интенсивности при более высоком качестве временнбй структуры. Интенсивность легко регулируется глубиной заброса частиц в первый септум-магнит У-70.

2. Как видно из рис. 18, мишень канала 4 (Т4) может являться источником упруго рассеянных протонов с углами рождения 5-7 мрад, что обусловливает интенсивность пучка в канале 21 ~5-106 частиц за цикл. Этот режим привлекателен тем, что без септум-магнитов и бампов заброса обеспечивает наиболее эффективное использование пучка с внутренних мишеней. Длительность вывода пучка в канал 21 равна длительности вывода вторичных частиц, что было невозможно с СМ-18, длительность импульса тока которого 1.0 с. Этот способ вывода обеспечил завершение научной программы установки СФИНКС в условиях, когда последний из дефлекторов СМ-26 вышел из строя в одном из сеансов У-70 в 1999 г.

Основное назначение установки Комплекс меченых нейтрино (КМН), расположенной на канале 23, — проведение экспериментов на пучках нейтрино с применением методики мечения. Используется пучок протонов интенсивностью (5-8)-1012 частиц за цикл, выведенный из ускорителя с помощью резонансного метода раскачки пучка. Однако возможности установки КМН позволяют исследовать редкие распады К-мезонов, для чего необходим пучок ускоренных протонов интенсивностью ~ Ю10 частиц/цикл, но с максимальной длительностью, высокой стабильностью параметров и качеством временнбй структуры, достижимым лишь при работе внутренних мишеней.

Работа любой экспериментальной установки с пучком "низкой" интенсивности, почти не имеющим временнбй модуляции, оказывается более эффективной, чем при выводе пучка высокой интенсивности, но с худшими параметрами временнбй структуры. Так, например, для установки КМН при примерно одинаковой эффективности набора статистики эти интенсивности отличаются на два порядка: ~ :1010 для "хорошей" (пульсации <10%) временнбй структуры и ~ 1012 протонов/цикл для структуры с высокими пульсациями интенсивности в течение вывода.

За счет использования электростатического дефлектора обеспечен вывод до 9-Ю10 протонов/цикл, что примерно на порядок выше достигнутого при выводе, например в канал 22, для установок ФОДС-2 и СВД. Достоин-

ство использования НМВ в данном случае в том, что он дал возможность начать новую программу исследований на установке КМН, обеспечив вывод ускоренных протонов одновременно с генерацией вторичных частиц для 3-4 других, уже ведущихся экспериментов. Это дополнительно повышает эффективность использования ускорителя на 25-30%, а высокие качество и стабильность параметров выводимого пучка не могут быть получены другими известными методами вывода.

В процессе исследований требовалось изучить принципиальную возможность вывода пучка интенсивностью ~ 1010 протонов/цикл, а также получить максимальную интенсивность с использованием электростатического дефлектора.

На первом этапе НМВ осуществлялся последовательно с высокоинтенсивным РМВ, занимавшим первую половину плоской части магнитного цикла, и одновременно с генерацией вторичных частиц внутренними мишенями для экспериментальных установок каналов 2; 4; 18; 5Н. Было достигнуто значение выводимой интенсивности ~ 1010 протонов/цикл, при этом после мишени установки КМН зафиксировано ~ 106 К-мезонов, что было достаточно для начала исследований с полученным пучком по новой программе. На втором этапе вывод протонов осуществлялся в режиме максимальной длительности взаимодействия ускоренного пучка с внутренними мишенями на плоской части магнитного цикла 1.7 с.

Полная схема вывода приведена на рис. 20, где кривыми 1,1' показаны смещения орбиты пучка в районе ЭД-106, септум-магнитов и мишеней (^Д2) перед'началом раскачки, а кривыми 2,2' - трасса пучка, выводимого в канал 23 после заброса в ЭД-106. Рабочее значение интенсивности, выведенной из ускорителя, составляло > 5 • 1010 протонов/цикл, на установке КМН измерялось ~ 5 • 106 К-мезонов.

Как отмечалось выше, после получения практически полной длительности вывода и достижения интенсивности пучка, достаточной для начала исследований, фактором, определяющим эффективность набора статистики в новом эксперименте, являлось качество временной структуры выводимого пучка. В нашем случае качество пучка иллюстрирует рис. 21, на котором представлен частотный спектр временнбй структуры пучка протонов, выводимых одновременно с пучками вторичных частиц. Разложение получено с помощью анализатора спектра, использующего быстрое фурье-преобразование. Исследованы два случая, когда в раскачке пучка участвует Ве мишень толщиной ~ ОДИД (рис. 21а), либо мишень из углеродной ткани толщиной ~ ( рис. 216). Видно, что при работе тонкой мишени влияние всех пульсаций (в том числе и низкочастотных) сильно подавлено. Видно также, что в спектре присутствуют частоты ~ 65

и 200 Гц, но, как уже отмечалось, их амплитуды настолько малы, что не влияют на качество экспериментов.

Рис. 20. Полная схема вывода протонов: ЭД-106, СМ-18; 20; 22; 26 — электростатический и магнитные дефлекторы системы вывода; Qi,Hi — элементы транспортировки; Т\, Тг — внутренние мишени каналов 2 и 4 на участке вывода.

Рис. 21. Частотный спектр временнбй структуры протонов, выводимых одновременно с пучком вторичных частиц: а) в качестве Т1 используется "толстая" Ве мишень, б) Т1 — тонкая углеродная ткань.

Рис. 22. Осциллограммы временнбй структуры пучков вторичных частиц и первичных протонов, выводимых в разные направления (0.2 с/клетку.)

Наконец, на рис. 22 приведены осциллограммы временнбй структуры пучков вторичных частиц, выводимых в направления каналов 2; 4 и 18 (лучи 1, 2, 3), и первичных протонов, выводимых одновременно в канал 22 на установку ФОДС-2. В целях упрощения, сигналы мониторов двух мишеней, работавших "в тени", не показаны.

Реализованы также другие возможности одновременной работы НМВ с внутренними мишенями.

1. Для установки ГАМС-47Г потребовалось существенное повышение интенсивности пучка 7г_-мезонов3, что могло быть достигнуто при работе мишеней блока 27 на положительных координатах. Это входило в противоречие с существующим режимом работы НМВ при отрицательных координатах М27. Интенсивность пучка 7г_-мезонов в этом режиме не превышала 5 • 106 частиц/цикл. Расчеты показали, что новый режим может быть реализован, если удастся скомпенсировать искажение трассы пучка при НМВ, для чего необходима коррекция магнитных полей в двух блоках на участке вывода. Такая коррекция была осуществлена, и требуемый режим одновременного вывода ускоренных протонов и вторичных -мезонов реализован. Максимальное число -мезонов на установке

3Ю Д Прокошкин, частное сообщение

ГАМС в этом режиме составило 1.3 • 107 за цикл ускорителя, что почти в 3 раза превышает их интенсивность в прежнем режиме работы. Возможность одновременной работы других потребителей и качество выводимых пучков сохранились.

2. Получены первые результаты НМВ пучка ускоренных протонов с использованием мишеней из W и Си. Была использована другая схема вывода, где первым дефлектором являлся септум-магнит ПП-24 (СМ-24) с толщиной токовой перегородки ~ 3 мм. Мишени устанавливались перед септум-магнитом со сдвигом по азимуту ~ 0.5 радиана (см. рис. 23). Это позволяло забросить в апертуру СМ-24 часть частиц пучка сразу после рассеяния на мишени.

Рис. 23. Схема эксперимента по выводу рассеянных протонов из У-70.

В данном эксперименте при сбросе на рассеивающую мишень 1012 протонов интенсивность выведенного пучка составила > 3 • 1011 за цикл. Возможно увеличение выводимой интенсивности, если обеспечить сдвиг фаз между мишенью-рассеивателем и первым дефлектором « тг/2 и использовать септум-магнит с тонкой (< 1 мм) токовой перегородкой или электростатический дефлектор. Ожидается, что в такой схеме возможен вывод пучка интенсивностью до 1012 протонов/цикл с хорошей временнбй структурой.

В заключение показана перспективность применения НМВ как на У-70, так и на других ускорителях на более высокие энергии. Применяя мишени-рассеиватели с определенными параметрами, можно добиться преобладания процессов рассеяния частиц над процессом поглощения в материале мишени. Это будет способствовать эффективному забросу частиц в

апертуру первого выводного элемента, как правило, электростатического дефлектора, и выводу их из ускорителя.

Для существующей магнитной структуры ускорителя ИФВЭ возможно достижение эффективности > 90%, что хорошо согласуется с результатами оценок эффективности такого вывода для ускорителей FNAL (~ 98%) и CERN (~ 95%), выполненных ранее соответственно A.W.Maschke и Ch.Steinbach, а также для накопителя протонов Московской мезонной фабрики ИЯФ РАН (97%) согласно независимого анализа специалистов НИИЭФА4. Такой метод вывода не был реализован на Тэватроне и SPS в силу причин, связанных с изменением проектов уже строившихся ускорителей.

Оценки интенсивности вывода из У-70, сделанные исходя из условий термической стойкости мишеней-рассеивателей, показывают, что возможен вывод до 1013 протонов за цикл при минимальной опасности радиационного повреждения оборудования. Увеличение времени вывода до 2 с (на весь "стол" магнитного цикла У-70) будет способствовать облегчению температурного режима мишени-рассеивателя. Реальная возможность осуществить НМВ из У-70 с высокой эффективностью может появиться после изготовления и установки соответствующего оборудования.

Третья глава диссертации посвящена исследованию возможности использования эффекта каналирования на ускорителях заряженных частиц высоких и сверхвысоких энергий. Осуществление многооборотного вывода пучка протонов с энергией 70 ГэВ из ускорителя ИФВЭ явилось первым шагом в направлении практического применения этого интересного метода вывода, обеспечившего завершение исследований неизвестного ранее физического явления — "скейлинговой асимметрии" — на установке ПРОЗА.

Вывод протонов осуществлен с помощью монокристалла Si, установленного в вакуумной камере У-70 и изогнутого на угол 80 мрад. Обеспечено равномерное взаимодействие пучка и монокристалла в течение всей плоской части магнитного цикла на координатах, существенно более далеких, чем рабочие координаты "обычных" внутренних мишеней. На установке ПРОЗА получено до 107 протонов, эффективность вывода в первых экспериментах достигала ~1.5-10-4. Вывод протонов осуществляется одновременно с выводом вторичных частиц, генерируемых поликристаллическими мишенями, в другие каналы.

Известно, что расположение атомов в твердом теле определяет свойства вещества, а в монокристалле — величину взаимодействия налетающей ча-

4И.А.Шукейло и др. Авторское свидетельство

N1207386 от 15.06.1987.

рос.'«"."Спальная

Г ;ЮТЕКА

CI? 2'- } : *т

стицы с атомами мишени. Каналирование — это ориентационный эффект. Оно возникает, когда направление движения пучка совпадает с направлением главной симметрии кристалла, под которым понимается одно из свободных от атомов направлений вдоль атомной цепочки. Термин "ка-налирование" позволяет наглядно представить атомные ряды и плоскости ориентирами, которые направляют движущиеся частицы вдоль "каналов" между цепочками и плоскостями.

Рис. 24. Иллюстрация процесса каналирования (а) и вид спереди на кристалл (б).

Рис. 24 иллюстрирует процесс каналирования, в котором часть пучка направляется по каналам, образованным рядами атомов. Траектория кана-лированной частицы такова, что она испытывает скользящие столкновения с осями (осевое каналирование) или плоскостями (плоскостное каналиро-вание) кристалла и направляется за счет рассеяния на малые углы, не приближаясь к атомным ядрам ближе, чем

Расчеты и исследования вывода протонов из У-70 на установку ПРОЗА велись для двух случаев:

• Показать возможность вывода пучка протонов независимо от работы других установок (последовательный вывод).

• Обеспечить вывод протонов с помощью монокристалла одновременно с выводом вторичных частиц (параллельный вывод), сохранив достигнутый коэффициент одновременности.

Схема, поясняющая возможность осуществления вывода ускоренных протонов с помощью изогнутого кристалла и последующую ее реализацию, представлена на рис. 25.

Рис. 25. Схема одновременного вывода протонов и вторичных частиц из У-70: 11, 2-2 — бампы орбиты для наведения протонов на кристалл или на мишени Т\ и Тг\ 1-4-2, 1-3-2 — бампы орбиты при одновременном выводе протонов с помощью СЛ25 или СП24 и вторичных частиц с мишени Тг.

Наиболее важные зависимости, характеризующие эффективность вывода протонов с помощью кристаллического дефлектора блока 25 У-70, приведены на рис. 26. Кривые 1 и 2 — зависимости числа частиц в канале от интенсивности взаимодействующего с кристаллом пучка соответственно для случаев, когда наведение пучка на кристалл осуществляется бампом канала 2 вместе с дополнительным бампом, формируемым четными блоками 22, 28, либо нечетными — 21, 27. Второй режим оказывается более благоприятным для обеспечения одновременной работы кристаллического дефлектора с внутренними мишенями других каналов. Кривые 3 и 4 рис. 26 — зависимости эффективности вывода протонов соответственно кривым 1 и 2.

Представление о длительности и качестве пучков при одновременном выводе ускоренных протонов и вторичных частиц из У-70 для разных экспериментов и в разные направления дает рис. 27.

Высокое качество временнбй структуры выводимых пучков достигается благодаря предварительному рассеянию пучка тонкой внутренней мишенью перед наведением на монокристалл. Благодаря использованию монокристалла, на установке ПРОЗА получен пучок протонов с лучшими пара-

метрами пространственно-угловых распределений по сравнению с пучком -мезонов с внутренней мишени.

Возможность сравнить пространственные и угловые распределения пучка протонов с энергией 70 ГэВ, выведенного с помощью изогнутого монокристалла, и тг~-мезонов с энергией 40 ГэВ, полученных с внутренней мишени блока 24, представлена на рис. 86 и 87 диссертации. Монокристалл позволяет получить пучок протонов в два раза более узкий и с меньшей угловой расходимостью по сравнению с пучком -мезонов, что полностью соответствует требованиям новых экспериментов на установке ПРОЗА.

Рис. 26. Зависимости числа частиц в канале и эффективности вывода протонов от интенсивности первичного пучка, взаимодействующего с монокристаллом в двух режимах: 1,3 — наведение осуществляется с помощью блоков 20, 26 и 22, 28; 2, 4 — с помощью блоков 20, 26 и 21, 27.

Идеи практического использования эффекта каналирования для вывода пучков из ускорителей получили дальнейшее развитие, что нашло отражение в следующих результатах диссертации:

• исследования и осуществление экспериментального вывода 70-ГэВ протонов на установку ВЕС (канал 4Д);

• повышение эффективности вывода протонов с энергией 70 ГэВ на установку ПРОЗА (канал 14);

• исследования и осуществление экспериментального вывода 50-ГэВ протонов на установку СИГМА (канал 2Б);

• повышение с помощью монокристалла 8 интенсивности пучка протонов при нерезонансном медленном выводе;

• определение перспектив использования изогнутых монокристаллов на У-70.

Осциллограммы одновременного вывода из У-70 различных частиц для разных экспериментов. 1, 4 - вывод протонов с энергией 70 ГэВ с помощью кристалла блока 25 на установку ПРОЗА и НМВ на ФОДС-2 соответственно; 2, 3 — вывод пучков вторичных частиц с внутренних мишеней в каналы 4 и 18 (0 2 с/клетку).

В расчетном плане исследована возможность вывода пучка протонов с помощью изогнутого монокристалла на установку ВЕС для исследований образования и распада чармованных частиц. Показано, что вывод протонов на эту установку возможен при угле изгиба монокристалла, установленного в блоке 27 У-70, 83-89 мрад.

г

£мо 80 «0 40 20

О

Рис. 28. Локальные искажения орбиты для наведения пучка на кристалл, формируемые работой бампа 24-30 вместе с бампами 23-29, 25-31 и 26-32 (кривые 1-1, 2-2, и 3-3). Азимут установки кристалла отмечен заштрихованной линией.

Разработанная схема наведения пучка на монокристалл (см. рис. 28) позволяет ослабить требования к взаимной юстировке пучка и монокри-

сталла и упростить конструкцию дистанционно-управляемого гониометра. С появлением в канале 4 протонного пучка расширяются экспериментальные возможности не только установки ВЕС, но и расположенных на нем физических установок ГАМС, ИСТРА. Осуществлен экспериментальный вывод протонов на установку ВЕС. Основные результаты согласуются с более ранними предсказаниями.

При прямом наведении пучка на изогнутый монокристалл, установленный камере У-70, эффективность вывода достигает ~ 1.5 • Ю-4 и заметно снижается с ростом интенсивности взаимодействующих с монокристаллом частиц. Максимально достигнутое число частиц ~ 4.5 • 106 практически не увеличивалось вплоть до наведения на монокристалл 1011 протонов. Как оказалось, эффективность вывода может быть значительно увеличена за счет упругого рассеяния ускоренных протонов на тонкой внутренней мишени, установленной перед кристаллом. Число частиц в канале удваивается и достигает 107 протонов.

Конкретные условия вывода в данном эксперименте представлены на рис. 29. Показаны фазовые эллипсы для блоков 24 (1',2) и 25 (1,2'), в которых установлены мишень и кристалл. Функции Ф(/2) показывают распределение частиц в пучке, нормализованное на 1012 протонов. Координаты кристалла и тонкой мишени также видны на рис. 29.

Рис. 29. Геометрия эксперимента по рассеянию частиц тонкой мишенью перед выводом с помощью кристалла магнитного блока 25 и некоторые характеристики пучка.

Предварительные оценки эффективности вывода (порядка величины) в канал 14 при рассеянии пучка тонкой мишенью, в которых не были учтены потери частиц из-за неупругих взаимодействий протонов с мишенью, показали, что она составляет ~ 0.7%. С учетом эффективности внутренней мишени (~ 70%) эффективность вывода протонов изогнутым монокристаллом оказывается ~ 2%.

Теоретический анализ показал, что в данном эксперименте просматривается аналогия с вариантом установки кристалла в местах экстремумов -функции, за исключением того, что оптимальное значение а

определяется значением амплитуды бетатронных колебаний частиц, взаимодействующих с кристаллом. Как и в том случае, максимальная эффективность вывода достигает значения и составляет

Реальная эффективность вывода может оказаться несколько выше после реконструкции вакуумной камеры У-70 и головной части канала. Порядок ожидаемого значения эффективности сопоставим величиной, достигнутой на SPS CERN (~ 10%) при отклонении на 7 мрад очень узкого (±5 мкрад) пучка с энергией 450 ГэВ. При такой эффективности имеет смысл говорить об использовании рассмотренного метода для вывода ~ 108 протонов/с, что необходимо для эксперимента SFT(E01-14) на SSC.

В качестве модельного эксперимента был исследован вывод протонов изогнутым монокристаллом из Тэватрона (FNAL), о результатах осуществления которого сообщается ниже.

В одном из сеансов 1992 г. У-70 часть времени работал с пониженной энергией ускоренного пучка — 50 ГэВ. Так как данные о каналировании и выводе протонов с энергией 50 ГэВ в мировой литературе отсутствовали, было интересно осуществить вывод такого пучка с помощью изогнутого монокристалла. Пучок был выведен на установку СИГМА (канал 2Б) для методических исследований. Так как каналы 2 и 14 имеют общую головную часть, вывод протонов в канал 2 осуществлялся с помощью того же монокристалла Si, который установлен в блоке 25 У-70 и используется для вывода протонов с энергией 70 ГэВ на установку ПРОЗА. Схема каналов приведена на рис. 30.

В режиме прямого наведения пучка на монокристалл ~ 1011 частиц на установке СИГМА зафиксирована интенсивность 4.6 • 106 протонов, т.е. эффективность вывода составила ~4. 5-10~5, что соответствует значению эффективности, полученному ранее. При увеличении интенсивности взаимодействующего с кристаллом пучка эффективность вывода заметно снижалась. Предполагается, что это обусловлено динамикой наведения вместе с термическими, радиационными и другими эффектами в кристаллах при высоких плотностях первичного пучка. Предварительное рассеяние пучка

тонкой мишенью перед забросом протонов на кристалл дает увеличение эффективности вывода и при энергии 50 ГэВ. Однако по сравнению со случаем удвоения интенсивности при выводе 70-ГэВ протонов в канал 14, в канале 2 зафиксировано увеличение интенсивности лишь на ~ 30%.

N14

Рис. 30. Схема вывода пучка на экспериментальную установку ПРОЗА (канал 14). Показано также направление канала 2.

Зависимость числа частиц с энергией 50 ГэВ, выведенных из ускорителя с помощью изогнутого кристалла, от радиальной координаты тонкой мишени приведена на рис. 31 (кривая 2). Кривая 1 на рис. 31 показывает аналогичную зависимость для энергии первичного пучка 70 ГэВ. (СЛ)х обозначает максимальное число частиц, выведенных из уско-

рителя при прямом наведении пучка на монокристалл, примерно одинаково в обоих случаях. Анализ рис. 31 показывает, что численные значения основных характеристик пучков протонов, выведенных при энергиях 50 и 70 ГэВ: максимумов интенсивности, ее "начальных" уровней и градиентов роста примерно пропорциональны коэффициенту

7е = 70/50, выражающему отношение энергий первичного пучка.

в о

а

56

е

&

34

й

2

2 \га

' Л 1

\

о г» < / / | 50 Ч вет О

0 »г» 1 ¡3

46 48 50 52 54 56

И мишени, мм

Рис. 31. Число частиц, выведенных из ускорителя изогнутым монокристаллом при рассеянии пучка от координаты тонкой мишени. 1 — энергия 70 ГэВ, 2-50 ГэВ.

10»

со о я о н

о

_

= 10?

I

10б

ю5

/

1/,Т //Ш / А1

//Ж ✓

10°

101

Ю*

Энергия пучка, ГэВ

10л

Рис. 32. Зависимости

интенсивности пучка, выводимого изогнутым монокристаллом от энергии. 1 — при прямом наведении пучка на кристалл, 2 — после рассеяния тонкой мишенью.

Рис. 32 иллюстрирует зависимости максимальной интенсивности, которую можно вывести с помощью монокристалла, от энергии ускоренного пучка для случаев прямого наведения пучка на кристалл (кривая 1) и после рассеяния тонкой внутренней мишенью (кривая 2). Крестом отмечены экспериментально полученные на У-70 и в ОИЯИ значения. Виден эффект увеличения интенсивности вывода пучка с помощью изогнутого монокри-

сталла при предварительном рассеянии его тонкой внутренней мишенью. Эффективность вывода, достигаемая при таком способе, может значительно превышать эффективность вывода при прямом наведении пучка на кристалл. Например, при энергии Тэватрона (800 ГэВ) возможен вывод ~ 108 протонов, что необходимо для новых экспериментов на фиксированной мишени как на Тэватроне, так и на сверхпроводящем суперколлайдере 88С, проектируемом в США.

Математическое моделирование процесса раскачки пучка тонкой мишенью перед забросом на кристалл показало, что случай, когда рабочая координата мишени-рассеивателя Я >0 (соответствует реальным условиям ее работы), является наиболее благоприятным для захвата в режим каналирования, так как угловая расходимость пучка частиц, имеющих болыпие амплитуды, существенно уменьшается, приближаясь к значению критического угла каналирования кристалла при 70 ГэВ фс ~ ±25 мкрад. Достоинством данного способа раскачки пучка является то, что при этом не затрагивается ядро пучка: мишень постепенно углубляется, взаимодействуя с периферией в течение времени, задаваемого темпом раскачки. Такой способ вывода может быть использован на ускорителях-коллайдерах на сверхвысокие энергии.

Нерезонансноый медленный вывод (НМВ) протонов из У-70 обеспечил возможность проведения экспериментов с адронными пучками на установках ФОДС-2, СВД и СФИНКС при интенсивности выведенного пучка 106 Ч-109 протонов/цикл. При параллельном использовании мишеней, генерирующих вторичные частицы для установок каналов 2(14); 4; 18 и др., интенсивность НМВ ~ 109 протонов за цикл близка к предельной из-за большой (> 0.5 мм) толщины перегородки первого септум-магнита системы вывода, установленного в ПП-18. Как оказалось, с помощью изогнутого кристалла 81, установленного перед СМ-18, можно увеличить число выведенных частиц. Возможности данного режима подтверждают существование других способов использования изогнутых монокристаллов для вывода протонов для физических экспериментов из ускорителей на высокие энергии. Ниже описана схема вывода и приводятся полученные результаты.

Монокристалл 81 длиной по пучку 3 см был изогнут на угол ~ 2.5 мрад вдоль кристаллографической оси (ПО) и установлен за 40 см до СМ-18. Толщина кристалла 2 мм. Взаимное расположение септум-магнита и изогнутого монокристалла показано на рис. 33.

Такая схема позволяла частицам, которые могли попасть на нож септум-магнита, но были захвачены в режим каналирования, получить смещение при однократном прохождении:

где Ь — расстояние от кристалла до септума; ©ся — угол изгиба монокристалла. При толщине ножа СМ-18 ~ 0.5 мм этого смещения достаточно, чтобы частицы, идущие параллельно септуму и захваченные в режим ка-налирования, были заброшены в его апертуру.

Рис. 33. Расположение септум-магнита и кристалла в ПП-18. 1 — апертура СМ-18; 2 — кристалл с механизмом ввода-вывода; 3 — зона нелинейного поля; а, Ь — положения кристалла относительно септума. 0 — края магнитных блоков, пунктир — огибающая пучка.

На рис. 34 показана зависимость числа частиц, выведенных в канал 22, от положения изогнутого кристалла относительно центра вакуумной камеры У-70 при разных уровнях выводимой интенсивности (кривые 1, 2, 3 соответственно). Видно, что по мере движения кристалла к центру камеры интенсивность выводимого пучка увеличивается и достигает некоторого максимума. Прирост интенсивности в зоне максимума достигает ~ 3 • 108 протонов, что составляет ~ 30% при выводе ~ 109протонов за цикл и порядка 10% при интенсивности ~ 3 • 109 протонов/цикл. Чтобы убедиться, что полученный результат обусловлен эффектом каналирова-ния, а не простым рассеянием частиц на монокристалле, как на обычной поликристаллической мишени, были сняты аналогичные зависимости для кристалла без изгиба, установленного на том же азимуте У-70.

Результат представлен на рис. 35. Видно существенное различие полученных зависимостей.

Рис. 34. Зависимость интенсивности, выводимой в канал 22, от координаты изогнутого кристалла. Кривые 1, 2, 3 соответствуют разным уровням выводимой интенсивности. Координаты входа и выхода СМ-18 показаны заштрихованными линиями.

Рис. 35. Зависимость интенсивности, выводимой в канал 22 от координаты прямого кристалла, установленного перед СМ-18.

В случае изогнутого кристалла наблюдается рост интенсивности уже на координатах 80-82 мм, что в 14-16 мм от входного края септума в глубину апертуры. Прямой кристалл не дает никакого прироста интенсивности, обеспечивая лишь потери частиц, взаимодействующих с ним внутри апертуры СМ-18, увеличивающиеся по мере движения кристалла ко входному концу септума.

Дальнейшее движение кристалла за септум в камеру ускорителя приводит к дополнительным потерям частиц на наружной (ориентированной к циркулирующему пучку) стороне септума с некоторым увеличением интенсивности после касания кристаллом (показано стрелкой) плотной части пучка, еще не испытавшей раскачки мишенями. В этом случае зафиксировано сокращение в 1.5-2 раза растяжки пучков вторичных частиц, выводимых параллельно в другие каналы. Эффект увеличения выводимой интенсивности в этой схеме может быть усилен с помощью гониометра, позволяющего обеспечить оптимальные угловые соотношения между кристаллом, пучком и септум-магнитом.

Как уже сообщалось, даже при прямом использовании изогнутых монокристаллов значение эффективности вывода пучка из У-70 составляет ~ 10~4. Это значит, что для получения на экспериментальной установке 106 протонов необходимо навести на кристаллический дефлектор ~ 1010 частиц ускоренного пучка. Такая интенсивность представляет собой величину, на два порядка меньшую интенсивности, сбрасываемой на внутреннюю мишень при формировании пучков вторичных частиц. Частицы такой интенсивности содержатся фактически в гало ускоренного пучка, и могут быть легко выведены, что позволит сформировать пучок нужных размеров для высокоэффективного вывода его из ускорителя, например с помощью быстрого вывода. Как результат, использование изогнутых монокристаллов позволит значительно (по сравнению с внутренними мишенями) снизить радиационные нагрузки на оборудование ускорителя. Этот фактор будет иметь особенно большое значение для У-70, когда он станет работать с интенсивностью, в несколько раз превышающей существующую (в рамках подготовки к новым экспериментам, например, эксперименту ОКА).

Анализ существующей экспериментальной базы ИФВЭ с учетом возможностей ее трансформации под новые задачи показал, что на У-70 имеется целый ряд зон, где применение монокристаллов позволит значительно расширить возможности использования ускорителя. Наиболее перспективные из них показаны на рис. 36 темными кружками.

В диссертации показана также возможность использования изогнутых монокристаллов для вывода частиц из ускорителей на сверхвысокие энергии.

Ускорители частиц сверхвысоких энергий (Е > 1 ТэВ) могут работать в двух модах: с выводом пучка для фиксированных мишеней и в режиме встречных пучков (коллайдерном), при котором обеспечивается очень высокая эффективная энергия взаимодействия. В крупнейших ускорителях-коллайдерах, таких как SSC на 20 ТэВ (США), строительство которого приостановлено, и активно строящемся LHC (2x8 ТэВ, CERN) не планировалось никакой серьезной техники для вывода частиц. Тем не менее, даже относительно "слабые" выведенные пучки были бы очень полезны для тестовых экспериментов, генерации пучков вторичных частиц и проведении ряда оригинальных исследований, которые не могут быть осуществлены в "коллайдерной" моде.

Аргументы в пользу вывода протонов изогнутыми монокристаллами:

• не требуется интенсивность выше, чем в типичном режиме встречных пучков с высокой светимостью;

• отсутствует интерференция с циркулирующим пучком, так как кристалл располагается далеко от его центра (на "хвосте" распределения частиц);

• нет интерференции с коллайдерным режимом: при выводе ~ 108 протонов/с фон на два порядка ниже фона в месте встречи пучков при светимости

Возможные эксперименты с использованием изогнутых монокристаллов на больших ускорителях:

• Super Fixed Target, SFT (на SSC). Вывод протонов с энергией 20 ТэВ для генерации В-адронов на внешней мишени. Изучение редких распадов и СР-нарушения в В-системе.

• Пучок нейтрино сквозь землю. Уточнение структуры ядра земли и исследование его точнее, чем это известно сегодня.

• LHB (на LHC). Вывод частиц из гало пучка на фиксированную мишень. При выводе 108 протонов/с это обеспечит ~ 1010ЬЬ пар за год работы коллайдера, что на два порядка больше, чем может быть получено на е~е+ В-фабрике со светимостью 1034 см-2с-1.

Существуют также предложения по созданию "экзотических" (например, твердотельных) ускорителей и экспериментов с короткоживущими частицами с использованием эффекта каналирования.

В качестве пробных экспериментов, подтверждающих возможность вывода пучков из будущих ускорителей на сверхвысокие энергии, был осуществлен вывод протонов изогнутыми монокристаллами из ускорителей SPS (CERN, с перспективой на LHC) и Тэватрона (FNAL, для SSC). Второй эксперимент реализован при участии автора, чей опыт вывода пучков изогнутыми монокристаллами из ускорителя ИФВЭ на 70 ГэВ был использован в обоих лабораториях. В результате был впервые зафиксирован зависимый от светимости вывод циркулирующих протонов из Тэватрона с энергией 900 ГэВ.

В настоящее время 900 ГэВ является самой высокой энергией, при которой зафиксировано каналирование частиц в изогнутых кристаллах и осуществлен вывод пучков из ускорителя. Эксперимент Е853 расширил значимость ранее осуществленных экспериментов в Дубне, Протвино и CERN, благодаря пучку с энергией 900 ГэВ, выведенному теневым ("parasitic") образом с помощью изогнутого кристалла из сверхпроводящего ускорителя. Результаты этого эксперимента, даже несмотря на судьбу SSC, представляют интерес в качестве шага, сделанного впервые в направлении возможного использования кристаллов как на LHC CERN, так и на Тэватроне FNAL.

Схема эксперимента Е853 представлена на рис. 37. Изогнутый кристалл установлен в прямолинейном промежутке СО вместо одного из кикер-магнитов системы аварийного вывода пучка. Протоны из гало пучка, пересекающие изогнутый кристалл, отклоняются на 640 мкрад вверх в свободную от поля область магнита Ламбертсона (см. вставку рис. 37) и идут точно по трассе аварийного вывода к детекторам выводимого пучка.

Телевизионное изображение выведенного пучка с покрытого люминофором телеэкрана показано на рис. 38. В центре яркого пятна камера сильно насыщается, поэтому кажущийся размер пучка много больше, чем реальный размер а. Наиболее интересное свойство этого изображения — узкий "хвост кометы", снижающийся вниз от центрального пятна. Соответ-

ствует протонам, которые не были отклонены на полный угол 640 мкрад всей длиной кристалла.

Рис. 37. Вывод пучка кристаллом из Тэватрона.

В двух накопительных сеансах, в которых исследовалась зависимость от светимости, получено значение эффективности каналирования (28±8)% и (35 ± 11)%. В случае заполнения кольца 84 банчами одних протонов эффективность была (32 ± 9)%.

Опыт обеспечения в течение длительного (более 10 лет) времени нового способа вывода протонов максимальной энергии из У-70 с помощью изогнутых монокристаллов для физических экспериментов, впервые полученный на ускорителе ИФВЭ, позволяет сделать заключение о его

надежности, высокой стабильности параметров пучков, совместимости с другими методами и режимами вывода частиц. Простота использования монокристаллов предполагает целесообразность использования их для вывода пучков как на ускорителе ИФВЭ, так и на ускорителях на более высокие энергии.

Четвертая глава, представляющая собой логическое завершение диссертации, посвящена исследованиям потерь частиц и облучаемости оборудования У-70 при ускорении и выводе пучков, а также разработке, исследованию и реализации мер, позволяющих снизить его облучение. Важность исследований потерь частиц в ускорителе очевидна, и задача управления потерями пучка и ограничения их на таком уровне, при котором работоспособность ускорителя сохранится на длительное время без выхода из строя из-за переоблучения его оборудования, представляется важнейшей для физиков-ускорителыциков.

Ввиду того, что энергия ускоренных протонов У-70 достаточно высока, а рабочая интенсивность пучков превосходит 1013 частиц за цикл (проектная интенсивность 5-Ю13 протонов/импульс), то влияние потерь пучка на работоспособность оборудования ускорителя может иметь серьезные последствия. Например, при взаимодействии таких пучков с веществом могут возникать (и возникают) макроскопические эффекты: повышение температуры и.даже плавление (мишеней, участков вакуумных камер), образование ударных волн, вызывающих деформацию или механическое разрушение некоторых узлов, выход из строя электронного оборудования.

Накапливающиеся под действием излучения дефекты в используемых на ускорителях материалах после определенного предела приводят к резкому ухудшению их свойств. Поэтому проблема радиационной стойкости материалов на ускорителях частиц приобретает все большее значение, и следует ожидать, что работоспособность существующих ускорителей, а так же развитие ускорительной техники, в первую очередь, будет зависеть от снижения радиационных нагрузок на оборудование за счет минимизации потерь частиц при их ускорении и выводе. Другой путь — повышение радиационной стойкости материалов требует значительных затрат на исследования и не дает кардинального решения данной проблемы.

Исследования на У-70 потерь частиц по циклу ускорения показали, что основные потери, определяемые динамикой пучка, происходят на следующих этапах:

♦ при инжекции и в начале ускорения,

♦ при переходе через критическую энергию,

♦ при быстром выводе протонов,

♦ при резонансном медленном выводе,

• при работе внутренних мишеней,

• при перехвате остатков неиспользованной интенсивности.

Временной диапазон потерь частиц на этих этапах очень широк: от

микросекунд (например, при БВ) до ~ 2 с при медленном выводе или работе внутренних мишеней. Потери распределяются по всему периметру ускорителя, облучая в большей или в меньшей степени все оборудование. Распределение потерь зависит от многих факторов, таких как динамика пучка в конкретном процессе, наличие "узких" мест в камере ускорителя, интенсивность пучка, эффективность вывода и т.п. Распределения потерь по периметру ускорителя исследовались с помощью системы измерения потерь (СИП), представляющей собой 120 сцинтилляционных детекторов, охватывающих все блоки У-70 и объединенных соответствующей электроникой.

Несколько характерных примеров распределения потерь пучка по периметру ускорителя, например, при инжекции, резонансном медленном выводе и работе внутренних мишеней представлены на рис. 39, 40, 41 соответственно. Пояснения механизмов потерь и их вклада в облучаемость оборудования представлены в диссертации.

Сравнение распределений потерь по периметру У-70 при БВ пучка высокой интенсивности после ввода бустера (1985 г.) и работы внутренних мишеней может быть сделано по рис. 42. Интервал времени измерения потерь составлял: при БВ — 20 мс, при работе внутренних мишеней — 800 мс (всю растяжку).

Представление о степени облучаемости, например, оборудования вывода пучка при работе с высокой интенсивностью может дать рис. 43, где приведены для септум-магнитов системы вывода СМ-20, СМ-22: 1, 2 — мощности дозы наведенной р/активности, и 1', 2' - радиационные нагрузки (поглощенные дозы) на их изоляцию.

Здесь следует указать на одно обстоятельство, имеющее прямую связь с приведенными данными. В связи с модернизацией, ко 2-му сеансу 1988 г. были установлены новые СМ-20 и СМ-22, которые во 2-м сеансе 1991 г. вышли из строя из-за радиационных повреждений и были вновь заменены. Доза, полученная септум-магнитами за 14 сеансов работы указанного периода, составила:

• для СМ-20 ~ 2.0 • 106 Грей (~ 2.0 • 108 рад);

• для СМ-22 ~ 1.2 • 106 Грей (~ 1.2 • 108 рад).

Рис. 39 Распределение потерь при инжекции в ускоритель: а) пятиоборотная инжекция, 57 мкс; б) однооборотная, 12 мкс.

Рис. 40. Распределение потерь частиц при медленном выводе: а) выводится 2 • 1010 протонов; б) ~ 3 • 10".

О 20 40 60 80 100 120

Blocks Of A-70

Рис. 41. Распределение потерь по периметру ускорителя при работе внутренних мишеней.

0 20 40 60 80 100 120

6.0 4.0 ь

J '

ih -■ j Ji.

0 20 40 60 80 100 120

Blocks of A-70

Рис. 42. Распределение потерь пучка в ускорителе: а) при БВ ~ 1013; б) при сбросе на внутренние мишени ~ 1.2 • 1012 протонов/цикл.

"Время жизни" оборудования в условиях воздействия излучения определяется радиационной стойкостью материалов, использованных при создании У-70. Для основных изоляционных материалов величина поглощенной дозы около 106 Грей (108 рад) является предельной. При достижении этой величины резко меняются свойства используемых материалов, что может приводить к выходу из строя узлов или деталей оборудования и срыву экспериментов.

/ л \ - ✓ ч

- /д // и /!

/ „ -ч > • - 'Л- / - -ч / ч А > 'ч / \

Л V Л // ч > ^ V N ч " \ N ✓

[ ч / \ ; 1 1 / / ^ / V » 1 л 1 » < » 1

1 г и и 1 и V

1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991

Ассв1егаЮг гадш

Рис. 43. Результаты дозиметрических измерений на септум-магнитах: 1 — мощность дозы наведенной радиоактивности, 1' — радиационные нагрузки на СМ-20; 2,2' — то же для СМ-22; 3 — интенсивность потерь протонного пучка.

Рис. 44. Дозы, накопленные блоками электромагнита У-70: 1 - за период 19671990 гг.; 2 — за период 1967-2002 гг.

Наиболее важная информация о результатах облучаемости магнитных блоков У-70 за 23 года его работы (65 сеансов) от запуска в 1967 г. до 1990 г. включительно представлена кривой 1 рис. 44. Гистограмма показывает распределение интегральных поглощенных доз, измеренных на блоках электромагнита (по ходу пучка) мегарадовыми детекторами или вычисленных по данным о потерях в сеансах У-70.

Как видно из распределения, максимальная доза, поглощенная за 65 сеансов работы У-70, достигает 106 Грей (108 рад) и относится к зоне расположения внутренних мишеней в блоках 24, 27 ускорителя, генерирующих вторичные частицы для физических установок каналов 2; 14 и 4. Далее видны значительные уровни поглощенных доз в районах мишени блока 35 (канал 18), мишени-перехватчика (60-е блоки) и в зоне поглотителя пучка (район блока 86). Остальную часть периметра ускорителя можно отнести к "спокойной" зоне.

Следует отметить, что практически весь этот продолжительный период У-70 работал с невысокой интенсивностью (с инжекцией от ЛУ на 100 МэВ), которая не превышала (3-5)-1012 протонов/цикл. Основное потребление интенсивности было за счет внутренних мишеней, которые и определяли облучаемость оборудования. Кривая 2 рис. 44 дает возможность почувствовать вклад в облучение оборудования У-70 новых высокоинтенсивных режимов вывода за 25 сеансов последних 12 лет (1991— 2002 гг.). Кривая представляет распределение интегральных доз, поглощенных блоками электромагнита У-70 с момента его запуска до конца 2002 г. (за 35 лет работы, 90 сеансов), т.е. это сумма доз кривой 1 и облучения за последние 25 сеансов работы с высокой интенсивностью.

Видно, что расширилась зона высокой облучаемости в районе блоков 18-40, так как к мишеням блоков 24, 27 добавились септум-магниты систем быстрого и медленного выводов, установленные в ПП-18; 20; 22; 24; 26. Токовые перегородки септум-магнитов являются толстыми мишенями для протонов, попадающих на них при выводе.

Резко отличается от зоны максимального облучения зона 60-х блоков, так как после установки поглотителя частиц в ПП-86 мишень-перехватчик демонтирована. Высокие уровни зоны 86-90 блоков объясняются высадкой на поглотитель в конце цикла остатков неиспользованной интенсивности, и интенсивности, которая не выводится из ускорителя при нестандартных ситуациях (например, при дозиметрических запретах). Видно также, что уровни так называемой "спокойной" области тоже заметно выросли.

Помимо исследований динамики потерь пучка в ускорителе и контроля за их величиной очень важной задачей является поиск возможностей минимизации потерь в цикле ускорителя без снижения эффективности его

использования. Естественно, не всегда удается уменьшить потери частиц, характер которых определяется динамикой процесса, но в ряде случаев можно ограничить их радиационное воздействие на оборудование, используя обрезание, коллимацию и перехват теряемых частиц (или всего пучка) специальными устройствами. Потери частиц можно минимизировать, вводя, например, программирование интенсивности [22].

Пример минимизации потерь за счет регулирования интенсивности при инжекции пучка представлен на рис. 45: а) распределение потерь при обычном режиме 5-оборотной инжекции; б) при программируемом регулировании длительности импульса тока ЛУ. Видно существенное улучшение ситуации. При этом уровени доз, поглощенных материалом линз медленного вывода в режиме, соответствующем рис. 456, уменьшились более чем в 10 раз (с ~ 107 рад до (0.3—1)-106 рад). При работе с бустером, ввиду другого способа ввода пучка в У-70, облучение линз ПП-12 при инжекции перестало быть доминирующим.

Рис. 45. Распределение потерь частиц при инжекции в ускоритель: а) обычный режим 5-оборотной инжекции; б) при работе устройства [22].

С ростом интенсивности пучка ускорителя проблемы вывода частиц существенно усложняются, так как эффективное увеличение размеров пучка ведет к снижению эффективности быстрого и медленного выводов. С целью изучения возможности формирования пучка перед БВ и снижения фона по трассе нейтринного канала было осуществлено с помощью внутренней мишени обрезание ~ 5% интенсивности ускоренного пучка. Оказалось, что таким образом можно сформировать пучок, в котором отсутствует гало и плотная часть пучка имеет меньшие размеры. Распределение

потерь частиц, измеренное вдоль головной части нейтринного канала при БВ такого пучка, сравнивалось с распределением потерь при выводе "необ-резанного" пучка. Сравнение показало, что, благодаря обрезанию, удается уменьшить величину потерь в канале более чем в 3 раза.

Наиболее эффективным способом продлить срок службы оборудования ускорителя является перехват потерь протонного пучка. Перехват осуществляется таким образом, чтобы локализовать потери частиц в одном месте периметра ускорителя, обеспечив тем самым минимум облучаемо-сти оборудования оставшейся части периметра. Система перехвата ИФВЭ способна обеспечить локализацию потерь пучка с энергией 1.5-70 ГэВ и интенсивностью до 5 • 1013 протонов/цикл. Она позволяет также осуществить формирование поперечных размеров высокоинтенсивного пучка перед выводом его из ускорителя путем обрезания частиц поглотителем после рассеяния на мишени.

Система перехвата пучка размещена в ПП-86 и состоит из рассеивающих мишеней, поглотителя пучка и внешней защиты. Для подвода пучка к мишени-рассеивателю используется локальное искажение орбиты, формируемое токами дополнительных обмоток блоков У—70. В результате взаимодействия пучка с мишенью происходит увеличение амплитуд бетатронных колебаний частиц и заброс их на поглотитель. Таким образом удаляется часть частиц из "хвостов" начального распределения. При перехвате всей интенсивности пучок должен забрасываться на торец поглотителя при помощи кикер-магнита БВ.

\ Accelerator bloeks

рЕЗрЕЕР р-р-1- ¿6 t

\

V \

\ \

\ 1 \ \ о г* 1 ® 1 о

\ V

1

\ . 1

ч /У il

\ /' i

гАг—I ГГ-

Absorber

Рис. 46. Форма искажения орбиты в районе поглотителя ПП-86.

Форма локального искажения орбиты для смещения пучка при полном перехвате представлена на рис. 46. Теоретический анализ, сделанный С.Л. Кучининым, показал, что при забросе пучка на поглотитель с помощью КМ-16, когда значительно снижается выход в апертуру вакуумной камеры частиц с кромки поглотителя, эффективность перехвата близка к 100%. В случае заброса на поглотитель пучка с помощью мишеней эффективность обрезания составляет 95% и система позволяет существенно снизить уровни облучения оборудования за пределами зоны перехвата (т.е. на 90% периметра ускорителя).

В диссертации также даны рекомендации по уменьшению потерь пучка в цикле ускорителя и приведены оценки возможного снижения потерь для оптимально работающих систем вывода У-70. Кроме того, создав на У-70 систему аварийного вывода (без такой системы сейчас немыслима работа крупных ускорителей), обеспечивающую выброс пучка из кольцевой камеры отдельный канал на специальный поглотитель в любой нештатной или программируемой ситуациях, можно добиться ограничения остатков интенсивности на уровне 1-2%.

В случае осуществления новых высокоэффективных режимов вывода и создания системы аварийного вывода пучка можно будет обеспечить уровни потерь, не превышающие следующих величин:

• при быстром выводе — 1-2%,

• при резонансном медленном выводе — 4%,

• при работе внутренних мишеней — 10%,

• при перехвате остатков интенсивности — 1-2%.

Это означает, что радиационные нагрузки на оборудование У-70, чрезмерные в существующей ситуации, могут быть снижены в 4-5 раз. В свою очередь, это обеспечит в несколько раз более длительную работоспособность оборудования У-70 и повышение эффективности использования для экспериментов всего ускорительного комплекса.

В Заключении кратко сформулированы основные результаты диссертации:

1. Исследованы условия совместимости работы трех внутренних мишеней, формирующих пучки вторичных частиц для каналов 2(14); 4; 5Н(4Н); 6; 18; РП при независимом наведении на них протонного пучка. С учетом "теневого" режима обеспечена одновременная работа 4-5 физических установок любых из 6 существующих каналов, получающих частицы с мишеней во всем диапазоне их рабочих координат.

2. Обоснован выбор материала новых тонких мишеней, охлаждение которых в условиях высокого вакуума происходит лишь за счет излучения энергии. Мишень выдерживает взаимодействие с пучком протонов интенсивностью до 1012 (аварийно — до 5 • 1012) за цикл в течение многих месяцев.

3. Впервые для генерации вторичных частиц на У-70 внедрена тонкая мишень из углеродной ткани, что обеспечило подавление как низкочастотных (до сотен герц) пульсаций систем ускорителя, так и ВЧ-пульсаций (~ 200 кГц) во всех одновременно выводимых пучках. Временная структура пучков улучшена почти на порядок.

4. Обнаружено, что пучок ускоренных протонов, имеющий ярко выраженную однооборотную структуру после БВ 25 банчей, через ~ 300 мс от начала взаимодействия с тонкой мишенью меняет свое состояние и находится одновременно в двух фазах: банчированной и дебанчированной. Вторая фаза обеспечивает кардинальное улучшение временнбй структуры вторичных частиц и первичных протонов, выводимых одновременно в разные направления.

5. Осуществление одновременной работы 5 физических установок с максимальной длительностью вывода увеличило эффективность экспериментов на пучках вторичных частиц нового качества более чем в 2 раза. Новое качество пучков дополнительно повышает их эффективность примерно в 1,5 раза.

6. Исследованы нестандартные способы вывода: параллельная работа ВМ с РМВ, РМВ протонов одновременно в два независимых направления, двукратный БВ высокоинтенсивного пучка. Реализуемость этих способов открывает возможность осуществления в ИФВЭ новых экспериментов по физике высоких энергий.

7. Впервые в практике вывода частиц из жесткофокусирующих ускорителей в ИФВЭ осуществлен нерезонансный медленный вывод (НМВ) протонов, ускоренных до энергии 70 ГэВ, что сделало доступным для экспериментов диапазон промежуточных интенсив-ностей 107 ~ 1011 частиц за цикл. Осуществлен последовательно-параллельный вывод ускоренных протонов и вторичных частиц.

8. Исследован и осуществлен НМВ протонов для новых экспериментов на установки СФИНКС (канал 21), ФОДС-2 и СВД (канал 22), КМН (канал 23) параллельно с работой 4-5 внутренних мишеней. Без НМВ эти эксперименты не состоялись бы. Показано, что НМВ перспективен не только для У-70, но и для ускорителей на более высокие энергии.

9. Впервые в практике физического эксперимента в ИФВЭ осуществлен и развит новый метод вывода протонов — с помощью изогнутого монокристалла Si на установку ПРОЗА для развития программы поляризационных исследований. Исследован вывод пучка протонов для нового эксперимента на установку ВЕС. Предложена схема наведения пучка на монокристалл, ослабляющая требования к их взаимной юстировке. Другой возможности вывести пучок протонов на эти установки не существовало.

10. Реализован одновременный вывод вторичных частиц с внутренних мишеней и ускоренных протонов с помощью изогнутого монокристалла и НМВ на 5-6 физических установок. При работе с БВ и/или РМВ коэффициент одновременности экспериментов в цикле У-70 может достигать 7-8.

11. Получено первое экспериментальное подтверждение увеличения с помощью изогнутого монокристалла интенсивности пучка, выводимого в режиме НМВ: монокристалл перед дефлектором системы вывода снижает потери на септуме, увеличивая число выводимых частиц.

12. Показана перспективность использования изогнутых монокристаллов для осуществления новых экспериментов и вывода частиц на фиксированные мишени из транстэвных ускорителей, таких как LHC и SSC. Эксперимент Е853 подтвердил каналирование частиц самой высокой энергии из исследовавшихся когда-либо — 900 ГэВ. Вывод пучка из Тэватрона может осуществляться без влияния на "коллайдерные" эксперименты и одновременно с их проведением.

13. Результаты многолетних (более 30 лет) исследований потерь частиц в У-70 при их ускорении и выводе и связанных с ними радиационных нагрузок на оборудование показали, что после получения доз ~ 108 рад резко меняются свойства используемых материалов, что приводит к выходу из строя уникального оборудования.

14. Реализованы меры по минимизации потерь протонов с энергией 100 МэВ, значительно снизившие облучаемость оборудования У-70 в зоне инжекции пучка. Обсуждаются другие меры, реализованные и предлагаемые к реализации на У-70. Ожидаемый результат снижения облучаемости оборудования У-70 — 4-5 раз.

Список литературы

[1] А.А.Асеев, Н.А.Галяев, В.Н.Залольский, Э.А.Людмирский, А.В.Максимов, Ю.А.Чесноков. Нерезонансный медленный вывод протонов из ускорителя ИФВЭ на установку ФОДС-2. ЖТФ. 1990, тп.60, N9, с.70.

[2] A.A. Asseev, A.P. Elin, A.V. Kalaidov, S.N. Lapitskij, A.V. Minchenko. Nonresonant slow extraction of protons from the IHEP accelerator to the SWD setup. Proceedings of the 3-d European РАС, Berlin, 1992, v.2, p.i486.

[3] A.A. Asseev, M.Yu.Gorin. Non-resonant slow extraction of protons to the Tagged Neutrino Facility. Proceedings of the 5-th European РАС, Barcelona, 1996, v.3, p.2412.

А.А.Асеев, М.Ю.Горин. Нерезонансный медленный вывод протонов на установку Комплекс Меченых Нейтрино. Труды XV совещанья по ускорителям заряженных частиц, Протвино, 1996, т.2, с.291.

[4] A.A.Asseev, A.N.Vasiliev, E.A.Ludmirsky, V.A.Maisheev, S.B.Nurushev, Yu.S.Fedotov. Peculiarities of using the bent crystal for the extraction of protons from the IHEP accelerator to the PROZA setup. Nucl. Instr. and Methods A330 (1993) 39;

A.A.Asseev, A.N.Vasiliev...Yu.S.Fedotov. About extraction of 70 GeV protons by a bent crystal from the IHEP acelerator to the PROZA setup. Proceedings of the IEEE РАС, Washington, D.C., 1993, v.l, p.315.

[5] A.A.Asseev, V.A.Maisheev, E.A.Myae. Extraction of 50 GeV protons from the IHEP accelerator by the bent crystal. Nucl. Instr. and Methods A334(1993)283; Proceedings of the IEEE РАС, Washington, B.C., 1993, v.l, p.322.

[6] A.A.Asseev, M.Yu.Gorin. Crystal-aided non-resonant extraction of 70 GeV protons from the IHEP accelerator. Nucl. Instr. and Methods В119 (1996) 210.

[7] C.T.Murphy, R.Carrigan, D.Chen, G.Jackson, N.Mokhov, H.-J.Shih, B.Cox, V.Golovatyuk, A.McManus, A.Bogacz, D.Cline, S.Ramachandran, J.Roades, J.Rosenzweig, B.Newberger, J.A.Ellison, S.Baker, C.R.Sun, W.Gabella, E.Tsyganov, F.Taratin, A.Asseev, V.Biryukov, A.Khanzadeev, T.Prokofieva, V.Samsonov, G.Solodov. First results from bent crystal extraction at the Fermilab Tevatron. Nucl. Instr. and Methods В119 (1996) 231.

[8] C.T.Murphy, R.A.Carrigan,Jr.,... A.Asseev et al. Results from bent crystal extraction at the Fermilab Tevatron. Proceedings of the Internat. Symposium on Near Beam Physics. FNAL, Batavia, USA, 1997, p. 157.

[9] A.A. Асеев, В.Н. Гришин, Б.А. Зеленое, В.А. Медведев, А.А. Неушкин,

B.А.Сычев. Параллельная работа трех внутренних мишеней протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 85-78, Серпухов, 1985.

[10] Ю.М.Адо, А.А.Асеев, А.А.Кардаш, А.П.Куров, С.В.Соколов, М.И.Чернецов. Использование тонких внутренних мишеней протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 88-9, Серпухов, 1988.

[11] Ю.М.Адо, А.А.Асеев, А.А.Кардаш, А.П.Куров, С.В.Соколов. Улучшение вре-меннбй структуры пучков вторичных частиц с помощью тонких мишеней. Труды XI Всесоюзного совещания по у скор. заряж.. частиц, Дубна, 1989, т. 2, с.315.

[12] А.А.Асеев, М.Г.Дулимова. Возможность двукратного вывода пучка протонов из ускорителя ИФВЭ для нейтринных исследований. Препринт ИФВЭ 91154, Протвино, 1991.

[13] А.И.Акимцев, А.А.Асеев, К.Ф.Герцев, В.В. Комаров, О.В. Курнаев, А.В. Кутвинов, Л.Л. Мойжес, К.П. Мызников, В.М. Татаренко. Двукратный вывод протонов для облучения пузырьковых камер на ускорителе ИФВЭ. ПТЭ N5 (1976) 38.

[14] Ю.М.Адо, А.А.Асеев, А.Г.Афонин, В.И.Дианов. Режим одновременной работы медленного вывода и внутренних мишеней на протонном синхротроне ИФВЭ. Труды XI Всесоюзного совещания по у скор. заряж. частиц, Дубна, 1989, т.2, с. 272.

[15] А.А.Асеев, Э.А.Людмирский, Ю.С.Федотов. Возможность одновременной работы медленного вывода в два независимых направления. Препринт ИФВЭ 87-16, Серпухов, 1987.

[16] A.A.Asseev. Near Beam Physics at IHEP: I. Near Beam methods of particle extraction. Proceed, of the Intern. Symposium on Near Beam Physics. FNAL, USA, 1997, p. 165.

[17] A.A.Asseev, M.Yu.Gorin. Use of a bent crystal for beam extraction in a slow extraction mode. Proceed, of the 1995 PA С and Intern, conference on high energy accelerators. Dallas, 1995, v. 3, p. 1955.

[18] А.И.Акимцев, А.А.Асеев, А.А.Журавлев. Распределение потерь пучка в протонном синхротроне ИФВЭ на разных этапах цикла ускорения. Препринт ИФВЭ 83-20, Серпухов, 1983.

[19] А.А.Асеев, В.Е.Бородин. Облучаемость оборудования вывода пучка протонного синхротрона ИФВЭ. Часть I. До запуска бустера. Препринт ИФВЭ 9214.7, Протвино, 1992.

[20] Асеев А.А., В.Е.Бородин. Облучаемость оборудования вывода пучка протонного синхротрона Р1ФВЭ. Часть II. При работе с высокой интенсивностью. Препринт ИФВЭ 92-148, Протвино, 1992.

[21] А.А.Асеев, В.Е.Бородин. Радиационные нагрузки на кольцевой электромагнит протонного синхротрона на 70 ГэВ (банк данных). Препринт ИФВЭ 9164, Протвино, 1991.

[22] А.А.Асеев, В.М.Леденев, В.Ф.Сухомлинов. Устройство для регулирования интенсивности пучка заряженных частиц синхротрона. Государственный реестр изобретений СССР, Авторское свидетельство №1218912, 1985.

[23] A.A.Asseev. Extraction of elastically scattered protons at IHEP. Proceed, of the VIII Intern. Conference on Elastic and Diffractive Scattering (Blois VIII). Protvino, 1999. World Scientific, Singapore, p. 135.

[24] A.A.Asseev. Near Beam Physics at IHEP: II. Complementary Methods of Beam Control. Proceedings of the International Symposium on Near Beam Physics. FNAL, Batavia, USA, 1997, p. 226.

[25] А.А.Асеев, А.А.Журавлев. О потерях пучка в ускорителе ИФВЭ и некоторые результаты по облучаемости оборудования. Препринт ИФВЭ 77-65, Серпухов, 1977.

[26] A.A.Asseev, S.V.Sokolov. Investigation of the IHEP proton synchrotron beam debunching during its interaction with a thin internal target. Proceedings of the 2-nd EPAC, Nice, 1990, v. 2, p. 1725.

[27] А.А.Асеев, М.Г.Дулимова, А.А.Кардаш, В.А.Медведев, В.К.Перебейнос. Формирование локального искажения замкнутой орбиты для одновременного вывода вторичных частиц и протонов из ускорителя ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 91-17, Протвино, 1991.

[28] А.А.Асеев, М.Ю.Горин. BEAMDYN — программа для расчетов динамики пучка в жесткофокусирующем ускорителе ИФВЭ. — Труды XV Российского совещания по ускорителям заряж. част., Протвино, 1996, т. 2, с. 196.

[29] А.А.Асеев, Г.Е.Воронин, Ю.Г.Каршев, А.В.Максимов, А.В.Минченко. Вывод протонов, упруго расеянных W и Си мишенями ускорителя ИФВЭ. Первые результаты. Труды XVII Российского совещания по ускор, заряж. частиц. Протвино, 2000, т. 2, с. 280]

A.Asseev, Yu.Karshev, A.Maksimov, A.Minchenko, G.Voronin. Extraction of protons elastically scattered by W and Cu targets of the IHEP accelerator. The first results. - Proceedings of the 2001 РАС, Chicago, USA, 2001, v. 2, p. 1562.

[30] А.А.Асеев, М.Ю.Горин, Б.А.Зеленов, А.А.Кардаш, В.А.Медведев. О возможности работы установки ГАМС-4тг при положительных координатах внутренних мишеней блока 27 ускорителя ИФВЭ. - Proceedings of the 4~th European РАС, London, 1994, v. 3, p. 2379.

[31] A.A.Asseev, E.A.Myae, S.V.Sokolov, Yu.S.Fedotov. On increasing the bent crystal extraction efficiency by using a thin internal target. Nucl. Instr. and Methods A324 (1993) 31;- Proceedings of the 3-d European РАС, Berlin, 1992, v. 2, p. Ц93.

[32] A.A.Asseev. On using the thin target at extraction of protons from the accelerators by bent crystal. - Proceedings of the 1993 РАС, Washington, D.C., v. 1, p. 324.

[33] A.A.Asseev, S.V.Sokolov. Influence of the thin internal target on the bent crystal extraction efficiency. Nucl. Instr. and Methods A334 (1993) 325; - Proceedings of the 1993 РАС, Washington, B.C., 1993, v. 1, p. 320.

[34] A.A.Asseev, M.Yu.Gorin, P.T.Pashkov. The efficiency analisis of the proton beam extraction from the IHEP accelerator by a bent crystal. - In: Proceedings of the 5-th European РАС, Barcelona, 1996, v. 3, p. 2412.

[35] A.A.Asseev, M.Yu.Gorin. One more possibility of using bent crystals for beam extraction from accelerators. Nucl. Instr. and Methods A372 (1996) 1.

[36] A.Asseev, S.I.Baker, SA.Bogacz, V.Biryukov, R.A.Carrigan, Jr.D.Chen, D.Cline, B.Cox, J.A.Ellison, W.Gabella, V.Golovatyuk, G.Jackson, A.Khanzadeev, A.McManus, N.Mokhov, C.T.Murphy, B.Newberger, T.Prokofieva, S.Ramachandran, J.Roades, J.Rosenzweig, V.Samsonov, H.-J. Shih, G.Solodov, A.Taratin. First Observation of Luminosity-driven Extraction Using Channeling with a Bent Crystal. - Fermilab-Pub-97/300-E (E853) FNAL, USA, 1997.

[37] R.A.Carrigan, Jr.D.Chen, G.Jackson, N.Mokhov, C.T.Murphy S. Baker, A.Bogacz, D.Cline, S.Ramachandran, J.Roades, J.Rosenzweig, A.Asseev, V.Biryukov, A.Taratin, J.A.Ellison, A.Khanzadeev, T.Prokofieva, V.Samsonov, G.Solodov, B.Newberger, E.Tsyganov, H.-J.Shih, W.Gabella, B.Cox, V.Golovatyuk, A.McManus. Beam extraction studies at 900 GeV using channeling in a crystal.

Phys. Rev. Special Topics - Accelerators and Beams, v. 5, 043501 (2002).

Рукопись поступила 12 февраля 2004 г.

А.А. Асеев.

Методы вывода частиц из протонных ускорителей на высокие энергии с использованием поликристаллических и монокристаллических внутренних мишеней.

Оригинал-макет подготовлен с помощью системы КТ^еХ.

Редактор Н.В. Ежела. Технический редактор Н.В.Ежела.

Подписано к печати 20.02.2004. Формат 60 х 84/16. Офсетная печать.

Печ.л. 3,9. Уч.-изд.л. 4.4. Тираж 100. Заказ 277. Индекс 3649.

ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий 142284, Протвино Московской обл.

Л 625 1

Индекс 3649

АВТОРЕФЕРАТ 2004-8, И Ф В Э, 2004

Предисловие.

Глава I. Исследования и развитие существующих методов t. вывода пучков

1. Введение

2. Вывод пучков вторичных частиц.

2.1 Результаты использования "толстых" мишеней (обзор).

2.1.1 Характеристика мишеней.

2.1.2 Наведение пучка на внутренние мишени.

2.1.3 Динамика пучка при взаимодействии с мишенью.

2.1.4 О временной структуре пучков вторичных частиц

2.1.5 Совместная работа мишеней в цикле ускорения.

2.2 Одновременный вывод частиц для 4-5 экспериментов. ф 2.2.1 Особенности наведения ускоренного пучка одновременно на три внутренние мишени.

2.2.2 Исследования работы мишеней в "тени" с частицами больших амплитуд.

2.2.3 Эффективность внутренних мишеней при их одновременной работе.

2.3 Исследование "тонких" мишеней и получение выводимых пучков нового качества.

2.3.1 Обоснование и выбор материала. Тепловые расчеты тонких мишеней.

2.3.2 Особенности динамики ускоренного пучка при взаимодействии с тонкой внутренней мишенью.

2.3.3 Исследование одновременной работы толстых внутренних мишеней с тонкой. Характеристики выводимых пучков.

2.3.4 Улучшение временной структуры пучков вторичных частиц при работе тонкой мишени.

3. Совместная работа внутренних мишеней с быстрым и/или резонансным медленным выводами протонов.

3.1 Особенности совместной работы.

3.2 Исследования механизма подавления ВЧ-структуры 200 кГц в пучках вторичных частиц при быстром выводе протонов

3.3 Исследования двукратного вывода интенсивного пучка протонов на установку Нейтринный Детектор.

3.3.1 Принцип вывода.

3.3.2 Расчеты вывода пучка протонов.

3.3.3 Экспериментальные результаты.

3.4 Исследования одновременной работы внутренних мишеней с резонансным медленным выводом.

3.4.1 Особенности динамики пучка при параллельной работе

РМВ и ВМ.

3.4.2 Схемы вывода. Экспериментальные результаты.

4. Исследования возможности резонансного медленного вывода одновременно в два независимых направления.

4.1 Результаты расчетов. Схемные решения.

4.2 Оценки эффективности вывода.

4.3 О быстром выводе пучка в данной схеме.

5. Выводы к главе 1.

Глава II. Исследования нерезонансного медленного вывода ускоренных протонов

1. Введение

2. Динамика пучка ускоренных протонов при нерезонансном медленном выводе.

2.1 Описание принципа вывода.

2.2 Влияние многократного кулоновского рассеяния частиц

2.3 Влияние ионизационных потерь энергии.

2.4 Совместное влияние эффектов рассеяния и потерь энергии.

2.5 Численные оценки.

2.6 Сравнение результатов вывода пучка из У-70 и слабофокусируюгцих ускорителей.

3. Вывод пучка протонов на установку ФОДС.

3.1. Распределение частиц в апертуре первого септум-магнита.

Начальный фазовый объем пучка.

3.2. Оптимизация параметров мишеней. Особенность выводимого пучка.

3.3. Схема вывода протонов

3.3.1 Фазовый об"ем пучка. Оценки эффективности.

3.3.2 Практические результаты вывода пучка протонов.

4. Исследования одновременного вывода ускоренных протонов и вторичных частиц.

4.1 НМВ протонов на установки ФОДС-2,СВД (канал N22)

4.1.1 Требования. Особенности вывода пучка на установку СВД.

4.1.2 Вывод пучка протонов вместе с выводом вторичных частиц

4.1.3 Формирование пучка на мишени установки.

4.1.4 Экспериментальные результаты.

4.2 НМВ протонов на установку СФИНКС (канал N21).

4.2.1 Особенности вывода пучка протонов.

4.2.2 Укороченная схема вывода пучка.

4.2.3 Экспериментальные результаты.

4.3 НМВ протонов на установку Комплекс Меченых Нейтрино

4.3.1 Требования к выведенному пучку.

4.3.2 Схемы вывода. 4.3.3 Вывод пучка по схеме 1 (через дефлектор СМ-18).

4.3.4 Вывод пучка по схеме 2 (через дефлектор ЭД-106).

4.3.5 Оценка эффективности вывода.

4.4 Другие возможности совместной работы НМВ и ВМ:. 4.4.1 Работа НМВ и установки ГАМС-47Г с мишени на положительных координатах.

4.4.2 Первые результаты использования W и Си мишеней

4.5 Перспективы использования Нерезонансного Медленного Вывода 157 Ф 4.5.1 Данные об эффективности НМВ для Тэватрона и SPS

4.5.2 Оценки эффективности НМВ для ускорителя ИФВЭ.

5. Выводы к главе II.

Глава III. Исследования и развитие вывода пучка протонов изогнутыми монокристаллами

1. Введение

2. Общие принципы каналирования.

3. Исследования вывода пучка на установку ПРОЗА.

3.1 Необходимость вывода пучка протонов максимальной энергии

3.2 Схемы и особенности вывода протонов из У-70.

3.2.1 Вывод из магнитного блока 25.

3.2.2 Вывод из магнитного блока 24.

3.2.3 Одновременный вывод протонов и вторичных частиц

3.2.4 Экспериментальные результаты. 4. Развитие метода вывода протонов из У-70.

4.1 О выводе протонов на установку ВЕС (канал 4Д).

4.2 Увеличение эффективности каналирования с помощью тонких мишеней.

4.2.1 Экспериментальные результаты.

4.2.2 Обсуждение результатов.

4.3 Вывод протонов с энергией 50 ГэВ на установку СИГМА

4.4 Об использовании тонкой внутренней мишени при выводе протонов из ускорителей изогнутым монокристаллом.

4.4.1 Оценки применения метода на других ускорителях.

4.4.2 Влияние тонкой внутренней мишени на повышение эффективности каналирования. ф 4.5 Анализ эффективности вывода изогнутым кристаллом

4.5.1 Движение частиц в плоскостном канале.

4.5.2 Сравнение с экспериментальными данными.

4.6 Новая возможность применения изогнутых монокристаллов для вывода пучков из ускорителей.

4.6.1 Схема заброса пучка протонов.

4.6.2 Экспериментальные результаты.

4.6.3 Обсуждение результатов.

5. Перспективы использования изогнутых монокристаллов на ускорителе ИФВЭ.

6. Вывод протонов из ускорителей-коллайдеров.

6.1 Новые эксперименты и возможности использования изогнутых монокристаллов.

6.1.1 Возможные эксперименты HaSSC.

6.1.2 Эксперименты на LHC.

6.2 Вывод пучка из SPS CERN.

6.3 Вывод пучка из Теватрона FNAL (эксперимент Е853).

6.3.1 Цель и задачи эксперимента. 6.3.2 Ввод пучка с использованием кикер-магнита.

6.3.3 Вывод протонов при многократном прохождении кристалла. ф 6.3.4 Измерения параметров пучка в режиме диффузии.

6.3.5 Эффективность вывода.

7. Выводы к главе III. ф

Глава IV. Исследования методов контроля за пучком и облучаемости оборудования при ускорении и выводе частиц

1. Введение.

2. Исследование гало пучка в ускорителе.

2.1 Экспериментальные результаты.

2.2 Анализ результатов.

•3. Исследования потерь частиц и облучаемости оборудования в цикле ускорителя.

3.1 Потери частиц до запуска бустера.

3.1.1 Потери при инжекции и в начале ускорения.

3.1.2 Потери при работе системы стабилизации интенсивности ф 3.1.3 Потери пучка при быстром выводе протонов.

3.1.4 Потери пучка при медленном выводе протонов.

3.1.5 Потери при работе внутренних мишеней.

3.1.6 Потери при работе мишени-перехватчика.

3.2 Потери частиц при работе с высокой интенсивностью.

3.3 Облучаемость оборудования ускорителя.

3.3.1 До запуска бустера.

3.3.2 При работе с высокой интенсивностью.

3.3.3 Облучаемость оборудования У-70 за годы его работы 4. Исследование мер борьбы с облучаемостью оборудования

4.1 Снижение потерь при инжекции в ускоритель.

4.2 Обрезание пучка перед быстрым выводом.

4.3 Перехват пучка.

4.3.1 Схема перехвата пучка протонов.

4.3.2 Заброс пучка на поглотитель с помощью рассеивателя.

4.3.3 Эффективность перехвата пучка.

Эффективность использования для физических экспериментов любого ускорителя (или комплекса ускорителей) заряженных частиц при заданной энергии определяется двумя факторами:

- Фактором ускорения, куда относятся достижение максимальной интенсивности ускоренного пучка частиц и получение высокого качества его параметров (эмиттанс, импульсный разброс и др.);

- Фактором вывода, характеризующим уровень решения проблем вывода ускоренного пучка: эффективность вывода; возможность вывода пучков частиц в широком диапазоне интенсивностей (вплоть до максимальной) при разнообразии их по энергиям, знакам, сортам и т.п.; качество характеристик выведенных пучков (длительность вывода, частотный спектр пульсаций интенсивности, уровень временной модуляции ее и др.), а также возможность одновременного проведения нескольких экспериментов.

Очевидно, что при квалифицированном решении проблем вывода оправдываются средства и усилия, затраченные на получение высоких результатов при ускорении пучка. В противном случае только часть ускоренной интенсивности в том или ином виде может быть использована экспериментальными установками. Неиспользованная (например, из-за низкой эффективности или качества вывода) часть ускоренного пучка теряется в ускорителе, облучая уникальное оборудование, что сокращает срок его службы. Высокие же уровни наведенной радиоактивности в местах потерь частиц осложняют проведение ремонтных и профилактических работ. Результаты исследований этой проблемы, связанной с процессами ускорения и вывода и раскрывающей взаимосвязь потерь заряженных частиц с распределением полей излучения по периметру ускорителя, обсуждаются в главе IV настоящей диссертации.

Ранее под выводом понимали два способа перевода пучка частиц максимальной энергии из ускорителя к экспериментальной установке [1-3]. Первый из них - генерация вторичных частиц, являющихся продуктом взаимодействия ускоренного первичного пучка с поликристаллической мишенью, находящейся внутри вакуумной камеры ускорителя. Физические эксперименты в этом случае проводятся с конкретными частицами соответствующего сорта и знака, на транспортировку которых оптимальным образом настраивается магнито-оптический канал. Другой способ: с помощью специальных дефлекторов с электрическими или магнитными полями обеспечивается отклонение частиц ускоренного пучка за пределы камеры ускорителя с последующей транспортировкой их на внешнюю мишень, либо к экспериментальной установке. Вывод частиц за время порядка микросекунд или долей микросекунды (т.е. не более, чем время одного оборота пучка в ускорителе) называется Быстрым, при продолжительности вывода в сотни миллисекунд и более - вывод называется Медленным. К пучкам, выводимым для физических экспериментов, предъявляются требования, определяемые особенностями использования частиц. Например, ввиду ограничения возможностей электронной аппаратуры, для экспериментов с использованием счетчиков и искровых камер с ростом интенсивности ускорителя требуется увеличение длительности вывода и уменьшение амплитуды временной модуляции интенсивности выводимых пучков. Вывод лее пучков частиц большой интенсивности за очень короткое время (быстрый вывод) бывает необходим при исследованиях редких событий в условиях большого фона (например, в нейтринных экспериментах), при исследованиях процессов взаимодействия частиц в сильных импульсных магнитных полях и т.п.

Существуют, однако, еще два метода вывода, представляющие собой комбинацию из двух перечисленных. Они относятся к разновидности медленного вывода и позволяют, при правильном их сочетании, существенно повысить эффективность использования ускоренного пучка за счет увеличения числа установок и обеспечения редкой возможности: одновременного проведения экспериментов как с пучками вторичных частиц, так и первичных протонов. Один из методов позволяет осуществлять с помощью септум-магнитов вывод первичных протонов, испытавших многократное кулоновское и упругое ядерное рассеяния в материале внутренних мишеней ускорителя в процессе генерации вторичных частиц. Этот метод, повышая эффективность использования ускоренного пучка, позволяет снизить степень облучения оборудования ускорителя. Второй - это многооборотный (из-за медленного наведения с обратной связью) вывод первичных протонов с помощью изогнутых монокристаллов за счет хорошо известного эффекта каналирования (см., например, [4-6]). Здесь не требуется применения специальных магнитных полей и уникального оборудования. Этот оригинальный метод позволяет осуществить вывод протонов достижимых сегодня энергий в условиях, когда в данное направление невозможно вывести частицы с помощью известных методов из-за отсутствия места для установки "классического" оборудования. Оба эти метода вывода пучка протонов из жесткофокусирующего ускорителя при энергии ТО ГэВ впервые в практике физического эксперимента исследованы и реализованы на протонном синхротроне ИФВЭ (см., например, [7-20]), что обеспечило выполнение важных экспериментальных программ на ряде новых физических установок [21-24].

К настоящему времени разработана теория практически всех вопросов динамики частиц, относящихся к ускорению и выводу пучков (см., например, [1,2]). Поэтому основные усилия диссертанта были сосредоточены на достижении, на основе использования теоретического материала, математического моделирования и экспериментальных исследований, результатов, повышающих эффективность физических исследований в ИФВЭ. Выборочные теоретические оценки приводятся для облегчения понимания полученных результатов и не претендуют на оригинальность. При разработке новых режимов вывода частиц использован ранее приобретенный опыт и учтены достижения на других ускорителях мира [25-27]. Объединение методов вывода вторичных частиц и первичных протонов позволило впервые в ИФВЭ обеспечить одновременную в цикле ускорителя и длительную (в течение всей плоской части цикла) работу 5-6 физических установок с высококачественными пучками выводимых частиц. В случае последовательной работы с быстрым (БВ) и/или резонансным медленным (РМВ) выводами протонов коэффициент одновременности проведения экспериментов в цикле У-70 достигает 7-8.

Изложение материала в диссертации приводится, в основном, применительно к ускорителю ИФВЭ на энергию 70 ГэВ (У-70), однако полученные результаты носят общий характер и могут быть применены на других действующих или проектируемых ускорителях. В частности, идеи и результаты вывода пучка из У-70 с помощью изогнутого монокристалла использовались при разработках вывода протонов из SPS CERNa при энергиях 14,120 и 270 ГэВ и Тэватрона FNAL на 900 ГэВ [28-33]. Непосредственное участие диссертанта в подготовке и проведении эксперимента Е853 во FNAL способствовало успешному решению новой для этой лаборатории задачи - вывода пучка с помощью изогнутого монокристалла из крупнейшего в мире ускорителя-коллайдера [30-33]. Структурно диссертация, объединяющая достигнутые результаты и опыт, приобретенный более чем за 30 лет работы на У-70, состоит из четырех глав.

Первая глава посвящена исследованию и развитию существующих методов вывода частиц из У-70. Приводятся результаты исследований динамики ускоренного пучка при наведении его одновременно на две, а впоследствии и на три внутренние мишени (ВМ) в одном цикле ускорителя. Компенсация взаимного влияния локальных искажений орбиты обеспечила устойчивый вывод пучков вторичных частиц на всей плоской части цикла при одновременной работе нескольких ВМ. Оптимизация (по данным расчетов потоков частиц с мишеней) расположения мониторов обратной связи позволила снизить чувствительность мониторов к работе "чужих" мишеней. В результате, даже при одновременной работе 4-5 мишеней чувствительность системы наведения пучка на мишень канала N4, работающего в наиболее тяжелых фоновых условиях, к работе "чужих" мишеней снизилась до уровня 8-10% (фактор 4). При последовательной работе внутренних мишеней [34] с БВ и/или РМВ число экспериментов, проводимых в одном цикле, достигает 6-7.

Выполнены расчеты и исследования характеристик тонких мишеней, вносящих новые эффекты в динамику пучка ускоренных протонов и дающих новое качество выводимым пучкам частиц. Главная проблема при использовании внутренних мишеней ускорителя в условиях достигнутых интенсивностей (> 1013 частиц/цикл) и при высоких плотностях частиц в пучке заключается в их термической стойкости. В отличие от внешних мишеней, которые могут иметь, при достаточно свободном доступе, хороший теплоотвод и даже принудительное охлаждение, внутренние мишени располагаются в зоне высокого вакуума ускорителя, куда доступ практически невозможен до конца сеанса его работы. Ранее (см., например, [35]) толщина мишеней по пучку выбиралась ~ 0.1 L7y - ядерной длины свободного пробега, а поперечный размер - порядка миллиметров. В случае У-70 эти размеры следующие: диаметр 3 мм, длина 30 мм. Многолетняя практика использования мишеней подобного типа (будем называть их "толстыми") как на ускорителе ИФВЭ, так и на зарубежных ускорителях [36,37] показала, что их применение возможно при интенсивностях взаимодействующего с мишенью пучка < 2 • 1012 протонов/цикл. При более высоких интенсивностях имеют место необратимые тепловые повреждения, приводящие к разрушению мишени и срыву экспериментов. Внедрение "тонких" мишеней (~ долей миллиметра по пучку) обусловило качественное изменение механизмов нагрева и охлаждения мишени. В результате, тонкие мишени значительно облегчили задачу получения требуемых параметров пучков вторичных частиц, а амплитуда временной модуляции интенсивности, - главный параметр, определяющий эффективность эксперимента, - была уменьшена примерно на порядок [38,39]. За счет того, что время жизни протонов в случае тонкой мишени на два порядка превышает время их жизни при взаимодействии с толстой мишенью, обеспечивается выравнивание продольной плотности пучка в У-70 даже после быстрого вывода большого числа ускоренных сгустков. Нарушение функции азимутального распределения плотности частиц после БВ являлось главной причиной появления в выводимых пучках пульсаций интенсивности с частотой обращения пучка в ускорителе 200 кГц. В результате быстрого затухания этих пульсаций при работе тонкой мишени, они практически не оказывают влияния на временную структуру выводимых пучков вторичных частиц. Обсуждаются также проблемы совместной работы ВМ с БВ. Результаты исследований, полученные после внедрения тонкой внутренней мишени, позволили обеспечить одновременный вывод пучков вторичных частиц для 4-5 экспериментальных установок даже после БВ или РМВ при качестве временной структуры в несколько раз лучшем, чем при одновременной работе "толстых" мишеней [39]. Высокие научно-технические результаты, обеспечившие повышение эффективности физических экспериментов от внедрения тонкой внутренней мишени, подтверждены решением Научно-Технического Совета ИФВЭ.

Рассчитана и экспериментально исследована [40] возможность двукратного быстрого вывода высокоинтенсивного пучка на установку Нейтринный Детектор (НД), как альтернатива Быстрому Резонансному Выводу (БРВ) [41], не обеспечивавшему требований экспериментов к параметрам выводимого пучка. Реализованный ранее режим двукратного БВ протонов для пузырьковых камер [42] не мог быть использован: интервал между выводами составлял 1.5-2 с. Повторный вывод требовалось осуществить в течение времени работы фокусирующей системы нейтринного канала

100 мкс), что влекло за собой реконструкцию силовой части и системы синхронизации кикер-магнитов БВ. Предложенная модернизация питания кикер-магнитов позволяла реализовать двукратный быстрый вывод протонов с .эффективностью > 90% (средняя эффективность БРВ < 70%). Учитывая другие факторы (например, возможность совместной работы в одном цикле с пузырьковой камерой СКАТ), эффективность работы НД могла возрасти в 4 раза. Экспериментальное осуществление одного из вариантов предложенного способа вывода подтвердило результаты расчетов. Ввиду его новизны, данное предложение было рассмотрено на НТС ИФВЭ.

Приводятся также результаты первых экспериментов одновременной работы внутренних мишеней с РМВ [43]. Положительные моменты:

- Длительность вывода пучков (растяжка) около 2 с вместо ~ по 0.7 с при их последовательной работе;

- Улучшение временной структуры выводимых пучков в каналах РМВ. Без ВМ структура была не приемлема для экспериментов.

В качестве недостатка отмечалось, что мишень снижает эффективность РМВ на ~ 5%. На фоне вышеприведенных положительных факторов и при интенсивности ~ (2 — 3) • 1012 протонов/цикл это могло быть допустимо с точки зрения облучаемости оборудования. В расчетном плане, по иницииативе физиков-экспериментаторов, исследована возможность осуществления РМВ пучка протонов одновременно в два независимых направления [44]. Показано, что в случае У-70 с новой системой вывода, включающей в себя в качестве основных элементов септум-магниты новой конструкции1 ("сдвоенные"), возможно осуществление такого вывода с эффективностью не хуже, чем достигнута для существующей системы при выводе пучка в одно направление [45,79,141]. Приведены схемные решения нового способа вывода.

Расширяющаяся программа физических исследований в ИФВЭ ставила

1 Оригинальная эскизная проработка магнитов совместно с Э.А.Людмирским. также задачу осуществления вывода пучков протонов с интенсивностью 107 —1011 частиц за цикл. При этом предъявлялись высокие требования к основным параметрам сформированного пучка, таким, как амплитуда временной модуляции интенсивности, длительность вывода, пространственные и угловые размеры пучка на внешней мишени и др. В частности, эти требования выдвигались экспериментальными группами установок ФОДС, ДАКОР, СВД, СФИНКС [21-23], а позднее и Комплекс Меченых Нейтрино (КМН) [24]. Существующая система РМВ [45,79,141] в указанном диапазоне интенсивностей не обеспечивает требуемого качества временной структуры пучка. Вывод с помощью септум-магнитов протонов, заброшенных в их апертуры при взаимодействии с внутренними мишенями, удовлетворяет всем требованиям экспериментов [7-12]. Вторая глава содержит результаты разработки, экспериментальных исследований и осуществления нового режима - Нерезонансного Медленного Вывода (НМВ) ускоренных протонов. Особенность данного метода вывода заключается в том, что увеличение амплитуд бетатронных колебаний частиц пучка осуществляется за счет рассеяния их на внутренних мишенях ускорителя. Резонансная раскачка пучка не используется. Были изучены условия движения в ускорителе протонов, претерпевших рассеяние на малые углы 1 мрад) на внутренних мишенях, и вывода их из ускорителя с помощью септум-магнитов системы РМВ. Расчеты показали, что с помощью поликристаллических мишеней с определенными параметрами (материал, толщина по пучку и др.) и специально сформированного локального искажения замкнутой орбиты можно обеспечить заброс протонов, получивших необходимый прирост амплитуд бетатронных колебаний, в апертуру первого септум-магнита, имеющего тонкую токовую перегородку. Интервал среднеквадратичных значений углов рассеяния частиц - 0.3-1.5 мрад, это позволило получить в канале пучок протонов интенсивностью > 3 • Ю10 (при сбросе на мишень < 6 ■ 1011) с удовлетворительным качеством временной структуры [7,47,75].

В силу особенностей систем вывода, существующих на ускорителе ИФ-ВЭ, диапазон интенсивностей выводимых пучков 107 — 10й частиц/цикл был недоступен для физических экспериментов. В результате осуществления НМВ, на У-70 впервые обеспечена возможность вывода пучков любой интенсивности, вплоть до максимальной, с помощью:

• мишеней и изогнутых монокристаллов: < 104 Ч-107 частиц/цикл;

• НМВ: 107 10й частиц/цикл;

• БВ, РМВ: > 10п-=- > 1013 протонов/цикл.

Осуществление одновременного вывода ускоренных протонов в один из каналов N21 (установка СФИНКС), N8 и 22 (установки ФОДС, ФОДС-2 ж СВД), N23 (установка КМН) и вторичных частиц с внутренних мишеней в каналы N2,14,4,18,5Н,6 (установки СИГМА, ПРОЗА, ИСТРА, ВЕС, ГАМС, ГИПЕРОН, ЧАРМ и др.) способствовало значительному повышению эффективности использования ускоренного пучка, при этом длительность растяжки всех пучков, выводимых в этом режиме, увеличена примерно вдвое. Использование тонкой внутренней мишени [38,39,46] обеспечило улучшение временной структуры во всех каналах (на отдельных установках примерно на порядок) за счет подавления как низкочастотной (< сотен Гц), так и высокочастотной 200 кГц) составляющих пульсаций в выведенных пучках. Обеспечен уровень модуляции интенсивности ~ 7 — 10%. Такой уровень модуляции при одновременной работе большого числа (4-6) потребителей достигнут на ускорителе ИФВЭ впервые. Этот результат является лучшим для ускорителей класса У-70 среди физических лабораторий мира как по числу одновременно работающих установок, так и по качеству временной структуры выводимых пучков.

Исследованы в расчетном плане перспективы использования НМВ. Показано, что в случае, когда первым отклоняющим элементом является электростатический дефлектор (ЭД) с толщиной проволок 0.1 мм, эффективность НМВ может достигать свыше 90% [47,75], что хорошо согласуется с аналогичными оценками, сделанными для ускорителей Тэватрон FNAL и SPS CERN [48,49] и позволяет существенно расширить возможности вывода высокоинтенсивного пучка из ускорителя ИФВЭ.

Еще более эффективного использования ускоренного пучка молено добиться, если, наряду с уже известными устройствами для вывода пучков, применить изогнутые монокристаллы [5,6,13-20], которые находят широкое применение в различных областях физического эксперимента. Третья глава диссертации посвящена исследованию возможности использования эффекта каналирования на ускорителях заряженных частиц высоких энергий. Осуществление впервые в практике физических экспериментов многооборотного вывода пучка протонов из ускорителя ИФВЭ в направления каналов N2,14 [13-19,47,50,54] явилось очередным шагом в сторону практического применения этого интересного метода вывода, обеспечившим возможность выполнения новой программы поляризационных исследований на установке ПРОЗА [51]. Вывод протонов осуществлен с помощью монокристалла Si, установленного в вакуумной камере У-70 и изогнутого на угол 80 мрад. Наведение пучка на монокристалл осуществляется с помощью специально сформированного локального искажения замкнутой орбиты, обеспечивающего подведение пучка к монокристаллу и равномерное их взаимодействие в течение всей плоской части цикла на координатах, существенно более далеких, чем рабочие координаты обычных (поликристаллических) внутренних мишеней. На установке ПРОЗА получено до 107 протонов, эффективность вывода в первых экспериментах достигала 1.5-Ю-4, что согласуется с данными других исследований (см., например, [52]). Работа осуществлялась одновременно с выводом вторичных частиц с 3-4 внутренних мишеней в другие каналы У-70. Другой возможности для вывода на установку ПРОЗА пучка протонов с энергией 70 ГэВ и интенсивностью > 2 • 106 за цикл не существовало.

Исследован в расчетном плане вывод протонов на установку ВЕС (канал 4Д) для исследований процессов образования и распада чармованных частиц. Показано, что вывод возможен при угле изгиба монокристалла, установленного в блоке 27 У-70, 83-89 мрад [47,50,54]. При этом существует возможность точной настройки координатного и углового положения пучка относительно монокристалла, что облегчает их взаимную юстировку. С появлением в канале N4 протонного пучка расширяются экспериментальные возможности не только установки ВЕС, сохраняющей возможность работы с пучками вторичных частиц, но и других установок - ГАМС, ИСТРА. Осуществлен экспериментальный вывод на установку ВЕС [53]. Рассмотрены перспективы использования изогнутых монокристаллов на ускорителе ИФВЭ, а также возможности и результаты использования их на ускорителях частиц более высоких энергий SPS CERN и Тэватрон FNAL [28-33,47,54,55,165,176,177]. Исследования новых методов вывода, выполненные в течение 1993-1995гг. и по результатам которых опубликовано более 10 научных работ, были поддержаны грантом Международного научного фонда и Правительства РФ.

Четвертая глава, представляющая собой логическое завершение диссертации, посвящена исследованиям потерь частиц и облучаемости оборудования У-70 при ускорении и выводе пучков, а также разработке, исследованию и реализации мер, позволяющих снизить его облучение. Ввиду того, что энергия ускоренных протонов в У-70 достаточно высока, а рабочая интенсивность пучков превосходит 1013 частиц за цикл (проектная интенсивность - 5 • 1013 протонов/импульс), то влияние потерь пучка на работоспособность оборудования ускорителя может иметь серьезные последствия. Например, при взаимодействии таких пучков с веществом могут возникать (и возникают) макроскопические эффекты: повышение температуры и даже плавление (мишеней, участков вакуумных камер), образование ударных волн, вызывающих деформацию или механическое разрушение некоторых узлов, выход из строя электронного оборудования [179,180]. Накапливающиеся под действием излучения дефекты в используемых на ускорителях материалах после определенного предела приводят к резкому ухудшению их свойств [193,194]. Поэтому проблема радиационной стойкости материалов на современных ускорителях частиц приобретает все большее значение, и следует ожидать, что работоспособность существующих ускорителей, а так же развитие ускорительной техники в первую очередь будет зависеть от снижения радиационных нагрузок на оборудование за счет минимизации потерь частиц при их ускорении и выводе. Другой путь - повышение радиационной стойкости материалов требует значительных затрат на исследования и не дает кардинального решения данной проблемы. На У-70 исследованы этапы потерь частиц по циклу ускорения [56-58] и показано, что основная доля радиационных нагрузок на оборудование приходится на вывод пучков максимальной энергии в течение плоской части магнитного цикла. Приведены результаты экспериментальных исследований радиационных нагрузок на оборудование вывода, влияющих на сроки его жизни за счет деградации электротехнических, механических и других характеристик используемых элементов и уровней наведенной радиоактивности, ограничЕшаюгцих возможности ремонта существующего оборудования. Исследования охватывают полностью период с 1971 по 1993г.[57,58,183,186] и прослеживают динамику накопления радиационных нагрузок элементами вывода (главным образом, септум-магнитами), выхода их из строя из-за переоблучения. Приводится также банк данных [59] радиационных нагрузок на кольцевой магнит У-70 за период от начала его работы (1967г.) по 1990г. включительно. На основании результатов дальнейших исследований и расчетов проведен анализ облучаемости ускорителя за последующие годы и сделано заключение о состоянии радиационных нагрузок на электромагнит У-70 на конец 2002г., считая от начала его работы. Полученные данные позволяют осуществлять долговременное прогнозирование работоспособности оборудования У-70 при известных режимах ускорителя. Описаны меры, способствовавшие снижению облучаемости оборудования при некоторых режимах работы У-70. Ряд мер [90], исследованных и реализованных, например, при инжекции от линейного ускорителя И-100, позволил минимизировать облучаемость линз РМВ ПП-12 пучком протонов с энергией 100 МэВ. Эта работа защищена авторским свидетельством [60]. По направлению исследований главы 4 опубликовано более 10 научных работ. Результаты этих работ использовались другими авторами для анализа условий потерь частиц и облучаемости оборудования на других ускорителях и разработки стратегических направлений защиты от излучений структур ускорителей (см.,например, [61]).

Следует обратить внимание на еще одно обстоятельство: в настоящее время тенденция развития ускорителей такова, что новые ускорители на сверхвысокие энергии создаются без "мишеней", т.е. возмущающих пучок устройств, расположенных в вакуумной камере и предназначенных для вывода частиц. Это и понятно, так как сверхпроводящие (как правило) магниты и ускоряющие структуры не допускают больших удельных потерь частиц, которые могли бы иметь место. Однако на ускорителях средних и промежуточных энергий, таких как протонный синхротрон ИФВЭ, возможно и целесообразно применение мишеней, что позволяет, за счет повышения эффективности исследований, ставить эксперименты и получать результаты, которые могут быть специфичными только для области энергий У-70 [21-24,63,64]. Достаточно вспомнить открытие Серпуховского эффекта, масштабной инвариантности и ряда других открытий, зарегистрированных в Государственном реестре СССР (всего 6 открытий). Обнаружены 5 новых частиц и 2 античастицы [63,64]; подтверждено существование з/"ф-частиц, открытых на других ускорителях. Проблема облучения оборудования таких "не сверхпроводящих" ускорителей может быть в будущем минимизирована за сче±- повышения эффективности БВ и РМВ, а также благодаря НМВ, обеспечивающему вывод частиц до nevnnvroro взаимодействия их в матепияде мишени Г7-12.47-49,75,123], к/ х о j.".L > /7 J7 и грамотному применению изогнутых монокристаллов [13,19,54,155,165]. Выводы диссертации представлены в заключении.

Результаты исследований, представленных в диссертации, опубликованы в виде препринтов ИФВЭ [7,8,11,13,15,18,34,38,40,42,44,47,50,5659,87,90,91,103,113,144,155,160,165, 183,186] и FNAL [30-32,176], статей в Российских [8,42] и иностранных [16-18,20,31,155,160,165,177] журналах, а также в Трудах конференций и совещаний по ускорителям и прикладным вопросам, на которых проводилось их обсуждение:

• Всесоюзные совещания по ускорителям зар. частиц [39,43,89,160];

• Российские совещания по ускорителям зар. частиц [12,126,143,162];

• Европейские конференции (ЕРАС) [9,10,12,19,103,144,155,162];

• Национальные США конференции (РАС) [14,17,18,55,143,159,160];

• Всесоюзное совещание: "Проблемы применения эффектов каналирования частиц кристаллами в физике высоких энергий" [15,50].

• Международные совещания:

- " Channeling and other coherent crystal effects at relativistic energy",

Дания [20,31];

- "Near Beam Physics Symposium", FNAL [33,54,88];

- Conference on Elastic and Diffractive Scattering, Blois VIII [75];

- Совещания экспертов сотрудничества E853 (1993-1997гг.) [30].

• Авторское свидетельство на изобретение [60]

Из приведенного списка опубликованных работ (53) можно выделить 39 публикаций, составляющих "ядро" диссертации: [10-12,17,18,20,31,33,34,3840,42-44,47,54-60,75,88,90,103,113,126,143, 144,155,159,160,162,165,176,177,186].

5. Выводы и рекомендации к главе IV

Анализ результатов исследований радиационной обстановки на У-70 за весь период его работы и результатов облучаемости оборудования систем вывода позволяет подвести некоторые итоги. Попрежнему основные потери ускоренного пучка, а, следовательно, и радиационные нагрузки на оборудование происходят на плоской части магнитного цикла при:

- быстром выводе (1вв > Ю13 за цикл, эффективность ~ 90%);

- резонансном медленном выводе (1рмв < Ю13 протонов/цикл, крейсерская эффективность ~ (80 — 85)%);

- работе внутренних мишеней (Jbm < 2 • 1012 за цикл, облучение > 70%);

- перехвате остатков неиспользованной интенсивности (/ост ~ 15% от полной интенсивности за сеанс). i /

Даже грубая оценка доли ускоренного пучка, теряемой в У-70 при существующих режимах его использования, показывает, что она составляет заметную часть от суммарной интенсивности. Приведем оценки возможного снижения потерь пучка для оптимально работающих систем вывода ускорителя (нормировка на 1013 протонов/цикл).

1. Быстрый вывод. Правильно спроектированная и отлаженная система БВ обеспечивает вывод пучка с эффективностью не ниже 98%.

Значит вместо ~ 1012 протонов/цикл (как в существующей ситуации) на сентумах будет теряться не более 2-1011 протонов/цикл. Это уменьшение потерь в 5 раз. После выхода из строя изготовленной в CERNe системы вывода, БВ пучка из У-70 осуществляется по временным схемам, не обеспечивающим высокую эффективность. Необходима разработка новой системы БВ.

2. Резонансный медленный вывод. Теоретически достижима эффективность РМВ - 99%. Однако, как следует из [195], для схемы вывода ИФВЭ и при уменьшении импульсного разброса частиц в пучке возможно достижение эффективности 96%. Это значит, что потери составят 4%. По сравнению с существующей ситуацией, это улучшение в 4-5 раз (потери снизятся до 4 • 1011 вместо 1.5 — 2 • 1012).

3. Внутренние мишени. По принципу работы мишень - источник потерь большей части взаимодействующих с нею частиц. Средний суммарный сброс на внутренние мишени составляет ~ 1.5 -1012 протонов/цикл. С учетом высокого коэффициента одновременности проведения экспериментов на пучках вторичных частиц, удельный "расход" пучка составляет ~ 3 • 10й протонов/цикл на эксперимент. Это в несколько раз ниже потерь пучка при БВ или РМВ, каждый из которых обеспечивает вывод пучка только на один эксперимент. В ИФВЭ использование вторичных пучков доминирует в программе физических исследований (почти 2/3 экспериментов обеспечиваются такими пучками [47,73]), поэтому сброс на внутренние мишени желательно сохранить. Учитывая высокое качество пучков, достигаемое за счет тонкой мишени [38,39], возможно снижение суммарного сброса на мишени до 1 • 1012 протонов/цикл, т.е. в 1.5 раза.

4. Перехват остатков неиспользованной интенсивности. Существование остатков интенсивности, сбрасываемых на поглотитель ПП-86 [88,91], обусловлено рядом причин, например:

- режимами работы ускорителя при проведении исследований У-70 (до 15% от суммарной интенсивности за сеанс);

- запретами динамических (при выходе из режима элементов вывода или канала) или дозиметрических (при ухудшении радиационной обстановки) блокировок на вывод. В результате, весь ускоренный пучок (> 1013 протонов) остается в камере ускорителя, сбрасываясь на мишени и поглотитель. За сеанс работы У-70 это составляет 3-5% от суммарной интенсивности. Следует отметить, что сброс большой интенсивности на внутреннюю мишень даже в одном цикле может вывести ее из строя из-за перегрева;

- необходимостью иметь остаток интенсивности ~ 1011 протонов для формирования сигнала обратной связи требуемого "качества" на системы наведения пучка на мишени.

Создав на У-70 систему аварийного вывода (без такой системы сейчас немыслима работа крупных ускорителей), обеспечивающую выброс пучка из кольцевой камеры в примитивный канал на специальный поглотитель в любой нештатной или программируемой ситуациях, возможных в цикле ускорения, можно ограничить остатки интенсивности на уровне 1-2%. В случае осуществления высокоэффективных режимов вывода и создания системы аварийного вывода пучка, можно будет обеспечить уровни потерь, не превышающие следующих величин:

• при быстром выводе - 1-2%,

• при резонансном медленном выводе - 4%,

• при работе внутренних мишеней - 10%,

• при перехвате остатков интенсивности - 1-2%.

Это означает, что радиационные нагрузки на оборудование У-70, чрезмерные в существующей ситуации, могут быть снижены в 4-5 раз. В свою очередь, это обеспечит в несколько раз более длительную работоспособность оборудования У-70 и повышение эффективности использования для физических экспериментов всего ускорительного комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Институт физики высоких энергий создавался как центр исследований по физике высоких энергий, элементарных частиц и ядерной физике, имеющий не только национальный (в то время общесоюзный), но и интернациональный статус. Ускоритель на 70 ГэВ длительное время был крупнейшей в мире лабораторией, где осуществлялось крупномасштабное научно-техническое сотрудничество, и где, помимо большого числа ученых из зарубежных научных центров, экспериментальные исследования вели сотни ученых из десятков институтов бывшего СССР.

За период проведения физических исследований только на пучках вторичных частиц У-70 официально зарегистрировано 6 научных открытий [63,64] и, по предварительным оценкам, опубликовано только сотрудниками ИФВЭ более 1500 научных работ, результаты которых стимулировали теоретические исследования, изложенные еще в сотнях публикаций [197]. Например, только по поводу открытия "Серпуховского эффекта" в ближайшие три года было опубликовано более 200 теоретических работ [63]. Повышение эффективности использования пучка ускорителя позволило получить новые яркие результаты, такие, как открытие масштабной инвариантности, открытие мезонов с большими спинами (h, г) и другие. Проводились также исследования в области упругих взаимодействий, поляризационных эффектов при высоких энергиях и целый ряд других [64]. Высокие качество и стабильность пучков вторичных частиц и первичных протонов, выводимых с помощью новых методов, использующих тонкие внутренние мишени (ВМ), септум-магниты и изогнутые монокристаллы, а так же сравнительная "простота" их получения являются причиной того, что использование этих пучков доминирует в программе физических исследований Института: из 22 экспериментов такими пучками обеспечиваются 14.

В данной диссертации изложены результаты исследований и решения проблем, от которых непосредственным образом зависит эффективность использования ускорителя. ИФВЭ для физических экспериментов: впервые в практике ускорителей система вывода вторичных частиц и система медленного вывода (РМВ) протонов объединены единой задачей, решение которой обеспечило одновременную в цикле ускорителя и длительную (в течение всей плоской части цикла) работу 5-6 физических установок с высококачественными пучками выводимых частиц, отличающихся по сорту, знаку и энергиям. Основные результаты выполненных работ, относящихся к рассмотренной теме, можно сформулировать следующим образом:

1. Исследованы условия совместимости работы трех ВМ, формирующих пучки вторичных частиц для каналов 2(14),4,5Н(4Н),6,18,РП при независимом наведении на них протонного пучка. С учетом "теневого" режима, обеспечена одновременная работа 4-5 физических установок любых из 6 существующих каналов, получающих частицы с мишеней во всем диапазоне их рабочих координат.

2. Обоснован выбор материала новых тонких мишеней, охлаждение которых в условиях высокого вакуума происходит лишь за счет излучения энергии. Мишень выдерживает взаимодействие с пучком протонов интенсивностью до 1012 (аварийно - до 5 • 1012) за цикл в течение многих месяцев.

3. Впервые для генерации вторичных частиц на У-70 внедрена тонкая 50 мг/см2) мишень из углеродной ткани, что обеспечило подавление как низкочастотных (< сотен Гц) пульсаций систем ускорителя, так и ВЧ-пульсаций 200 кГц) во всех одновременно выводимых пучках. Временная структура пучков улучшена почти на порядок.

4. Обнаружено, что пучок ускоренных протонов, имеющий ярко выраженную однооборотную структуру после быстрого вывода 25 банчей, через ~ 300 мс от начала взаимодействия с тонкой мишенью меняет свое состояние и находится одновременно в двух фазах: сбанчированной и дебанчи-рованной. Вторая фаза обеспечивает кардинальное улучшение временной структуры вторичных частиц и первичных протонов, выводимых одновременно в разные направления.

5. Осуществление одновременной работы 5 физических установок с максимальной длительностью вывода увеличило эффективность экспериментов на пучках вторичных частиц нового качества более, чем в 2 раза. Новое качество пучков дополнительно повышает их эффективность примерно в 1.5 раза.

6. Исследованы нестандартные способы вывода: параллельная работа ВМ с РМВ, РМВ протонов одновременно в два независимых направления, двукратный БВ высокоинтенсивного пучка. Реализуемость этих способов открывает возможность дальнейшего повышения эффективности использования У-70 и осуществления в ИФВЭ новых оригинальных экспериментов по физике высоких энергий.

7. Впервые в практике вывода частиц из жесткофокусирующих ускорителей в ИФВЭ осуществлен Нерезонансный Медленный Вывод (НМВ) протонов, ускоренных до энергии 70 ГэВ, что сделало доступным для экспериментов диапазон промежуточных интенсивностей 107 -т- 1011 частиц за цикл. Осуществлен последовательно-параллельный вывод ускоренных протонов и вторичных частиц.

8. Исследован и осуществлен НМВ протонов для новых экспериментов на установки СФИНКС (канал N21), ФОДС-2 и СВД (канал N22), КМН (канал N23) параллельно с работой 4-5 внутренних мишеней. Без НМВ эти эксперименты могли не состояться. Показано, что НМВ перспективен не только для У-70, но и для ускорителей на более высокие энергии SPS и Тэватрон.

9. Впервые в практике физического эксперимента в ИФВЭ осуществлен и развит новый метод вывода протонов - с помощью изогнутого монокристалла Si на установку ПРОЗА для поляризационных исследований. Исследован вывод пучка протонов для нового эксперимента на установку ВЕС. Предложена схема наведения пучка на монокристалл, ослабляющая требования к их взаимной юстировке. Осуществлен экспериментальный вывод пучка. Другой возможности вывести пучок протонов на эти установки не существовало.

10. Реализован одновременный вывод вторичных частиц с поликристаллических внутренних мишеней и ускоренных протонов с помощью изогнутого монокристалла и НМВ на 5-6 физических установок, использующих пучки частиц только с внутренних мишеней. При работе с БВ и/или РМВ коэффициент одновременности экспериментов в цикле У-70 может достигать 7-8.

11. Получено первое экспериментальное подтверждение увеличения с помощью изогнутого монокристалла интенсивности пучка, выводимого в режиме НМВ: монокристалл перед дефлектором системы вывода снижает потери на септуме, увеличивая число выводимых частиц.

12. Показана перспективность использования изогнутых монокристаллов для осуществления новых экспериментов и вывода частиц на фиксированные мишени из транс-ТэВных ускорителей, таких как LHC и SSC. Эксперимент Е853 подтвердил каналирование частиц самой высокой энергии из исследовавшихся когда-либо - 900 ГэВ. Вывод пучка из Тэватрона может осуществляться без влияния на "коллайдерные" эксперименты и одновременно с их проведением.

13. Результаты многолетних (более 30 лет) исследований потерь частиц в У-70 при их ускорении и выводе и связанных с ними радиационных нагрузок на оборудование показали, что после получения доз ~ 108 рад резко меняются свойства используемых материалов, что, как правило, приводит к выходу из строя уникального оборудования (обмоток коррекции, септум-магнитов систем вывода и др.).

14. Реализованы меры по минимизации потерь протонов с энергией 100 МэВ, значительно снизившие облучаемость оборудования У-70 в зоне инжекции пучка. Обсуждаются другие меры, реализованные и предлагаемые к реализации на У-70. Ожидаемый результат снижения облучаемости оборудования У-70 - 4-5 раз.

В процессе развития существующих, а также при разработке, исследованиях и осуществлении новых методов вывода частиц я был тесно связан со специалистами ОУ У-70,ОП,ОЭА,ОЭФ,ОНФ,ОАФ,ОРИ и ряда других подразделений, принимавшими необходимое участие, и чей вклад способствовал их успешной реализации. Я выражаю глубокую благодарность В.А.Медведеву,А.А.Кардашу,М.И.Чернецову, А.П.Курову,С.В.Соколову, Б.А.Зеленову,П.Т.Пашкову,П.Н.Чиркову,А.В.Максимову, В.И.Дианову, В.Ф.Сухомлинову ,Г.Е.Воронину,Н.А.Галяеву,В.Н.Запольскому, В.А.Маишееву,В.С.Селезневу,В.Н.Гришину и многим другим. Успешному внедрению новых режимов вывода пучков способствовали деловые контакты с начальниками смен Главного пульта У-70 и систем вывода, ОП и экспериментальных установок. Я признателен за деловые обсуждения, содействие реализации новых методов вывода частиц и постоянную поддержку, Ю.С.Федотову за участие в

Э.А.Мяэ обсуждениях результатов расчетов новых режимов и их поддержку, Ю.С.Ходыреву, Р.А.Рзаеву за обсуждение новых идей по выводу частиц, расширяющих возможности У-70, Н.Е.Тюрину, Е.Ф.Троянову, Ю.М.Адо,К.П.Мызникову,В.И.Котову,Э.А.Людмирскому. Не могу не выразить глубокой признательности физикам-экспериментаторам

Ю.Д.Прокошкину , В.Л.Соловьянову,Ю.М.Антипову,А.Н.Васильеву,

С.В.Донскову,А.А.Ледневу,В.Ф.Образцову, В.Н.Болотову,В.Н.Ноздрачеву, В.В.Соколовскому и другим, первыми оценившим новое качество пучка при работе тонкой мишени и способствовавшим ее внедрению,

Р.М.Суляеву , Л.Г.Ландсбергу, С.П.Денисову,В.И.Крышкину,А.М.Моисееву, поддержавшим режим НМВ, высоко оценившим качество пучков и активно способствовавшим развитию этого метода вывода, С.С.Герштейну, С.Б.Нурушеву,А.М.Зайцеву, стимулировавшим разработку и осуществление вывода протонов из ускорителя с применением изогнутых монокристаллов, а также В.Е.Бородину, В.Н.Лебедеву,С.Л.Кучинину, чей постоянный интерес и сотрудничество способствовали тому, что результаты контроля за потерями частиц, дозиметрической обстановкой и радиационными нагрузками на оборудование были прозрачными на всех этапах от инжекции пучка до вывода все годы работы У-70. Совместные с В.Е.Бородиным исследования потерь позволяли грамотно регламентировать работу ускорителя и осуществлять долговременное прогнозирование его работоспособности. По существу, физики-экспериментаторы являлись самыми строгими ценителями и судьями качеств новых пучков, выведенных из ускорителя нетрадиционными методами, и их объективно положительные отзывы на заседаниях научно-технического Совета Института способствовали (и будут способствовать в дальнейшем) поиску новых возможностей вывода пучков для экспериментов, повышающих эффективность их проведения.

Кроме того, я выражаю сердечную благодарность и искреннюю признательность А.Н.Лебедеву, А.В.Агафонову, И.А.Шукейло, И.Н.Мешкову, Г.Д.Ширкову, И. Б. И с синскому, В.В.Владимирскому, Д.Г.Кошкареву, В.А.Теплякову, С.А.Садовскому (и некоторым из упомянутых выше лиц -повторно) за моральную и по-человечески теплую поддержку, оказанную в период формирования и обсуждения материала, что помогло представить итог моей многолетней деятельности в виде данной диссертации. Персонально, я убежден, что научные принципы А.А.Логунова способствовали тому, что научно-технический Совет ИФВЭ является гарантом объективного подхода к оценке деятельности специалистов науки. Благодаря поддержке Совета, в крупнейшем научном подразделении Института может быть защищена первая докторская диссертация рядового СНС.

В заключение, я выражаю горячую признательность моим зарубежным коллегам W. Scandale (CERN), оценившему мой вклад в исследование и развитие новых методов вывода пучков и применившего опыт ИФВЭ для реализации вывода протонов с помощью изогнутого монокристалла из SPS, A.W.Maschke (FNAL),Ch.Steinbach (CERN), чьи идеи и опыт легли в основу реализованного впервые Нерезонансного Медленного Вывода пучка протонов из жесткофокусирующего ускорителя ИФВЭ, С.Т. Murphy (FNAL) за предоставленную возможность участия в эксперименте по выводу пучка изогнутым монокристаллом из Тэватрона - крупнейшего ускорителя-коллайдера на энергию 900 ГэВ и высокую оценку моего практического вклада и моих идей в решение этой задачи. Я глубоко благодарен Н.В. Мохову, способствовавшему развитию моих контактов с FNAL, за его поддержку и постоянный интерес, B.S. Newberger (University of Texas at Austin) за полезные обсуждения еще нерешенных проблем в период подготовки эксперимента в Fermilab, а так же R.A. Carrigan,Jr., обсуждение с которым "step by step" результатов вывода пучка из Тэватрона и совместная работа в 1997г. над проектом вывода частиц из нового Инжектора FNAL способствовали интеграции наших идей в дело вывода пучков из современных, уже не являющихся классическими, ускорителей.

1. А.А.Коломенский, А.Н.Лебедев. Теория циклических ускорителей. М., Физматгиз, 1962.

2. Е.Г.Комар. Основы ускорительной техники. М., Атомиздат, 1975.

3. А.Бенфорд. Транспортировка пучков заряженных частиц. М., Атомиздат, 1969.

4. J. Lindhard. Influence of Crystal Lattice on Motion of Energetic Charged Particles. Mat.-Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk. 34 No 14 (1965).

5. E.N.Tsyganov. Some aspects of the mechanism of a charge particle penetration through a monocrystal. Fermilab, TM-682, Batavia II, 1976.

6. E.N.Tsyganov. Estimates of cooling and bending processes for charged particles penetration through a monocrystal. Fermilab, TM-684, Batavia II, 1976.

7. Д.Г.Кошкарев. Вывод первичного пучка из кольцевых ускорителей с помощью кристаллического септума. Препринт ИТЭФ-30, Москва, 1977.

8. Ю.М.Адо,А.А.Асеев,В.Н.Гришин и др. Высокоинтеисивный пучок протонов с внутренней мишени ускорителя ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 85-23, Серпухов, 1985.

9. А.А.Асеев.,Н.А.Галяев,В.Н.Запольский и др. Нерезоиансный медленный вывод протонов из ускорителя ИФВЭ на установку ФОДС-2. ЖТФ, 1990, т.60, N9, с.70. Препринт ИФВЭ 89-78, Серпухов, 1989.

10. A.A.Asseev,V.N.Zapol'sky et al. Nonresonant slow extraction of protons from IHEP accelerator to the SPHINX apparatus.

11. Proceedings of the 2-nd European РАС, Nice, 1990, v.2, p.l60Jh

12. A.A.Asseev,A.P.Elin et al. Nonresonant slow extraction of protons from the IHEP accelerator to the SWD setup.

13. Proceedings of the 3-d European РАС, Berlin, 1992, v.2, p.i486.

14. А.А.Асеев,М.Ю.Горин,А.В.Калайдов. Нерезонансный медленный вывод на установку КМН с применением электростатического дефлектора.

15. Препринт ИФВЭ 96-17, Протвино, 1996.

16. А.А.Асеев,М.Д.Бавижев,И.В.Вакула и др. Вывод протонов с энергией 70 ГэВ с помощью изогнутого кристалла и перспективы использования данной методики на УНК. Препринт ИФВЭ 89-57, Серпухов, 1989.

17. A.A.Asseev, M.D.Bavizhev et al. On using bent single crystals for proton extraction from IHEP accelerator. Proceedings of the IEEE РАС, San Francisco, 1991, v.l, p.189.

18. A.A.Asseev,M.D.Bavizhev et al. Extraction of the 70 GeV proton beam from the IHEP accelerator towards beam line 2(14) with a bent single crystal.

19. Nucl. Instr. and Methods A309(1991)1.

20. A.A.Asseev,A.N.Vasiliev et al. Peculiarities of using the bent crystal for the extraction of protons from the IHEP accelerator to the PROZA setup.

21. Nucl. Instr. and Methods A330(1993)39.

22. A.A.Asseev, A.N.Vasiliev et al. About extraction of 70 GeV protons by a bent crystalfrom the IHEP acelerator to the PROZA setup.

23. Proceedings of the IEEE РАС, Washington, D.C., 1993, v.l, p.315.

24. A.A.Asseev,V.A.Maisheev,E.A.Myae. Extraction of 50 GeV protons from the IHEP accelerator by the bent crystal. Nucl. Instr. and Methods A33Jf(1993)283. Proceedings of the IEEE РАС, Washington, D.C., 1993, v.l, p.322.

25. Препринт ИФВЭ 92-137, Протвино, 1992.

26. A.A.Asseev,M.D.Bavizhev et al. The main results of four years experience on extraction of protons by bent crystal from the 70 GeV IHEP accelerator.

27. Proceedings of the 4-th European РАС, London, 1994, v.3, p.2388

28. A.A.Asseev,M.Yu.Gorin. Crystal-aided non-resonant extraction of 70 GeV protons from the IHEP accelerator. Nucl Instr. and Methods B119(1996)210.

29. А.М.Андриищин,Е.Н.Ардашев и др. Исследование образования частиц с открытым очарованием в адронных взаимодействиях при энергиях серпуховского ускорителя (Предложение эксперимента). Препринт ИФВЭ 8^-3, Серпухов, 1984

30. L.G.Landsberg. Search for exotic barions with hidden strangeness in diffractive production processes. Phys. Reports v. 320, 1999, p.223.

31. Д.В.Вавилов,В.А.Викторов и др. Исследование дифракционной реакции р -f N —>• Е + К0) + N при энергии протонов Ер = 70 ГэВ и наблюдение Х(2000) -» S + К0 распада. Ядерная Физика, 2000, т.63 (в печати).

32. S.V.Golovkin et al. (Collaboration SPHINX). Study of the OZI selection rule in hadronic processes. Z. Phys. A359(1997)327.

33. В.В.Аммосов,В.Б.Аникеев и др. Поиск CP нарушения и исследование распадов заряженных каопов на станции мечения комплекса меченых нейтрино. Предложение эксперимента. Препринт ИФВЭ 98-2, Протвино, 1998.

34. М.В.Акопян,А.А.Баталов,А.П.Бугорский и др. Адронный канал N23 комплекса меченых нейтрино. Препринт ИФВЭ 86-129, Серпухов, 1986.

35. В.В.Авдейчиков и др. Краткие сообщения ОИЯИ(сборник), N1-84, Дубна, 1984

36. B.T.Wright. Magnet deflector for the Bevatron. Rev. Sci. Instr., 25(1954)429.

37. O.Piccioni,D.Clark,R.Cool et al. Beam extraction from the Cosmotron. Rev. Sci. Instr. 26(1955)232.

38. K.Elsener,G.Fidecaro,M.Gyr et al. Proton extraction from the CERN SPS using a bent crystal. CERN SL/95-88 (AP), Geneva, 1995.

39. Jukka Klem. Proton extraction from a high energy beam with bent crystals. CERN and Helsinki Institute of Physics, Int.report HIP-1998-02. Helsinki, 1998.

40. A.McManus. "FNAL-E853. Results of Bent Crystal Extraction at 900 GeV ii; the Tevatron". Special Accelerator Seminar, November 20, 1995. FNAL, Batavia, USA, 1995.

41. C.T.Murphy,R.A.Carrigan,.A.Asseev et al. First results from bent crystal extraction at the Fermilab Tevatron. Nucl. Instr. and Methods B119(1996)231.

42. Fermilab Conf. 96/202 - E(E853), Batavia, USA, 1996.

43. A.Asseev,S.I.Baker et al. First observation of luminosity-driven extraction using channeling with a bent crystal. Fermilab-Pub-97/300-Е (E853), FNAL, USA, 1997.

44. C.T.Murphy,R.A.Carrigan,Jr.,.A.Asseev et al. Results from bent crystal extraction at the Fermilab Tevatron. Proceedings of the Internal. Symposium on Near Beam Physics. FNAL, Batavia, USA, 1997, p. 157.

45. A.А.Асеев,В.Н.Гришин,Б.А.Зеленов и др. Параллельная работа трех внутренних мишеней протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 85-78, Серпухов, 1985.

46. B.И.Гридасов,К.П.Мызников,В.Н.Чепегин. Эффективность внутренних мишеней ускорителя ИФВЭ на энергию 70 ГэВ. Препринт ИФВЭ 73-78, Серпухов, 1973.

47. J.Ranft. Monte Carlo cascade calculation of target heating by the proton beam. TUL-38, Karl-Marx Universitat, Leipzig, 1970.

48. H.G.Hereward, J.Ranft, W.Richter. Efficiency of Multi-Traversal Targets. CERN 65-1, Geneva, 1965.

49. Ю.М.Адо,А.А.Асеев,А.А.Кардаш и др. Использование тонких внутренних мишеней протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 88-9, Серпухов, 1988.

50. Ю.М.Адо,А.А.Асеев,А.А.Кардаш и др. Улучшение временной структуры пучков вторичных частиц с помощью тонких мишеней.

51. Труды XI Всесоюзного совещания по ускор. заряою. 'частиц, Дубна, 1989, т.2, с.315.

52. А.А.Асеев, М.Г.Дулимова. Возможность двукратного вывода пучка протонов из ускорителя ИФВЭ для нейтринных исследований. Препринт ИФВЭ 91-154, Протвино, 1991.

53. А.И.Дрождин,Б.А.Зеленов,К.П.Мызников и др. Быстрый резонансный вывод протонов в нейтринный канал ускорителя ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 78 167, Серпухов, 1978.

54. А.И.Акимцев,А.А.Асеев и др. Двукратный вывод протонов для облучения пузырьковых камер на ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 75-155, Серпухов, 1975. ПТЭ N5(1976)38.

55. Ю.М.Адо,А.А.Асеев и др. Режим одновременной работы медленного вывода и внутренних мишеней на протонном синхротроне ИФВЭ.

56. Труды XI Всесоюзного совеш,ания по ускор. зарязю. частиц, Дубна, 1989, т.2, с.272.

57. А.А.Асеев,Э.А.Людмирский,Ю.С.Федотов. Возможность одновременной работы медленного вывода в два независимых направления.

58. Препринт ИФВЭ 87-16, Серпухов, 1987.

59. К.П.Мызников,В.М.Татаренко,Ю.С.Федотов. Физическое обоснование системы медленного вывода протонов из ускорителя ИФВЭ на энергию 70 ГэВ.

60. Препринт ИФВЭ 70-51, Серпухов, 1970.

61. А.А.Асеев,А.Г.Афонии,Д.А.Демиховскпй и др. Состояние и развитие ускорительного комплекса ИФВЭ на энергию 76 ГэВ. Труды XIV Совещания по ускор. зарязю. частиц, Протвино, 1994, m.Jh с.151.

62. А.А.Асеев. Разработка и исследование одновременного вывода частиц из ускорителя ИФВЭ с применением внутренних мишеней.

63. Кандидатская диссертация, Протвино, 1991.

64. Автореферат канд. диссертации, ИФВЭ 91-59, Протвино, 1991.

65. Ch. Steinbach. Slow extraction by target scattering. CERN/MPS/CO 70-7, Geneva, 1970.

66. Working group of the 300 GeV machine. A design of the European 300 GeV Research Facilities. CERN MC-60, Geneva, 1970, v.2, p. 132.

67. V.D.Apokin et al. Nucl. Phys. B255(1985)253.

68. R.A.Carrigan,Jr. Channeling and dechanneling at high energy. Fermilab-Conf-87/149, FNAL,Batavia, USA, 1987.

69. Nucl. Instr. and Methods B33(1988)42.

70. А.А.Асеев,H.K.Вишневский,В.Г.Заручейский и др. Вывод протонов изогнутым монокристаллом из ускорителя ИФВЭ на установку ВЕС.

71. Труды XV Совещания по ускор. зарязю. частиц, Протвино, 1996., т.2, с.299.

72. A.A.Asseev. Near Beam Physics at IHEP: I. Near Beam methods of particle extraction. Proceed, of the Intern. Symposium on Near Beam Physics. FNAL, USA, 1997, p. 165.

73. A.A.Asseev,M.Yu.Gorin. Use of a bent crystal for beam extraction in a slow extraction mode. Proceed, of the 1995 РАС and Intern, conference on high energy accelerators. Dallas, 1995, v.S, p. 1955.

74. А.И.Акимцев, А.А.Асеев, А.А.Журавлев. Распределение потерь пучка в протоииом синхротроне ИФВЭ на разных этапах цикла ускорения.

75. Препринт ИФВЭ 83-20, Серпухов, 1983.

76. А.А.Асеев, В.Е.Бородин. Облучаемость оборудования вывода пучка протонного синхротрона ИФВЭ. Часть I. До запуска бустера.

77. Препринт ИФВЭ 92-147, Протвино, 1992.

78. Асеев А.А., В.Е.Бородин. Облучаемость оборудования вывода пучка протонного синхротрона ИФВЭ. Часть II. При работе с высокой интенсивностью. Препринт ИФВЭ 92-148, Протвино, 1992.

79. А.А.Асеев, В.Е.Бородин. Радиационные нагрузки на кольцевой электромагнит протонного синхротрона на 70 ГэВ (банк данных).

80. Препринт ИФВЭ 91-64, Протвино, 1991.

81. А.А.Асеев, В.М.Леденев, В.Ф.Сухомлинов. Устройство для регулирования интенсивности пучка заряженных частиц синхротрона. Государственный реестр изобретений СССР, Авторское свидетельство №1218912, 1985.

82. Л.Н.Зайцев. Радиационные эффекты в структурах ускорителей. М., Энергоатомиздат, 1987.

83. О.П.Лебедев, В.А.Чубрик. Экспериментальное исследование радиочастотного резонатора ускорителя У-70.

84. Труды XIV Совещания по ускор. заряо/с. частиц. Протвино, 1994, т.1,с.105.

85. Ю.Д.Прокошкин. Экспериментальные исследования на 70 ГэВ ускорителе ИФВЭ. Сб. докладов, посвященных 20-летию ИФВЭ, Протвино, 1986.

86. Ю.Д.Прокошкин. Поиски экзотических состояний и исследование редких распадов мезонов в экспериментах сотрудничества ГАМС. Препринт ИФВЭ 98-13, Протвино, 1998.

87. Л.Д.Соловьев. Некоторые итоги исследований в области физики высоких энергий в ИФВЭ и перспективы их развития.

88. Сб. докладов, посвященных 20-летию ИФВЭ, Протвино, 1986.

89. А.Б.Кузнецов, К.П.Мызников. Исследование характеристик пучка протонов, ускоренных в синхрофазотроне на 10 БэВ. АЭ, т. 12, вып. 5, 1962, с. 373.

90. Г.С.Казанский, А.И.Михайлов и др. Методы изменения длительности взаимодействия пучка с мишенью в синхрофазотроне на 10 ГэВ. ПТЭ, N5, 1962, с.19.

91. К.П.Мызников. Исследование взаимодействия пучка частиц с мишенью в синхрофазотроне. Препринт ОИЯИ N 105Jh Дубна, 1962.

92. В.И.Гридасов,А.А.Кардаш,О.В.Курнаев и др. Методы генерации вторичных частиц на внутренних мишенях ускорителя ИФВЭ.

93. Труды VII Меоюдуиародной конференции по ускорителям, Ереван, 1970, т. 1, с. 509.

94. В.И.Гридасов, К.П.Мызников. Расчет динамики частиц при наведении ускоренного пучка протонов на внутренние мишени ускорителя ИФВЭ.

95. Препринт ИФВЭ 68 60, Серпухов, 1968.

96. B.И.Гридасов,А.А.Кардаш,К.М.Козлов и др. Система медленного наведения ускоренного пучка на внутренние мишени ускорителя ИФВЭ на энергию 70 ГэВ. АЭ, т.30, вып.6, 1971, с. 520.

97. J.Ranft. An empirical formula which fits the spectra of secondary 7r+ and mesons produced by protons on Be targets. CERN MPS/Int. MJ/EP 66-Jh Geneva, 1966.

98. C.А.Белов,М.Н.Горохов и др. Модернизация источников питания системы локального искажения орбиты ускорителя У-70.

99. Труды XVII Совещания по ускорителям зар. част., Протвино, 2000г., т.2, с.260.

100. В.И.Гридасов. Разработка и исследование эффективных методов вывода вторичных частиц из протонного синхротрона на энергию 76 ГэВ. Кандидатская диссертация, Серпухов, 1973.

101. Автореферат канд. диссертации, ИФВЭ 73 103, Серпухов, 1973. Б.Росси. Частицы больших энергий. М., Гостехиздат, 1955. A.A.Asseev. Extraction of elastically scattered protons at IHEP.

102. Proceed, of the VIII Intern. Conference on Elastic and Diffractive Scattering (Blois VIII). Protvino, 1999. World Scientific, Singapore, p. 135.

103. A.И.Басов, В.В.Осипов, В.В.Поляков и др. Самобаичировка пучка на плато магнитного поля в ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 73-77, Серпухов, 1973.

104. Laslett, V.Neil, A.Sessler. Rev. Sci. Instr., v.32, N3, p.276, 1961.

105. Yu.M.Ado,A.A.Zhuravlev,V.I.Zaitsev et al. Status report on the 76 GeV IHEP accelerator. Proceed, of the 8-th Internat. Conference on High Energy Accelerators, CERN, Geneva, 1971, р.Ц.

106. К.П.Мызников. Вывод пучка из синхрофазотрона на 70 ГэВ. Докторская диссертация, Серпухов, 197Jh

107. К.И.Губриенко,М.М.Зайцев,В.Е.Зеленин и др. Канал релятивистских позитрониев на ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 85-149, Серпухов, 1985.

108. Л.Л.Неменов,Ю.А.Плис,В.М.Плотко и др. Применение углеродной пленки для генерации пучков вторичных частиц на протонных синхротронах. Препринт ИФВЭ 78-175, Серпухов, 1978.

109. Yu.Fedotov, J.Fronteau,R.Keiser. A preliminary note on a program to calculate particle trajectories in the magnetic field of the Serpukhov accelerator. CERN DD/CO,/67-5, Geneva, 1967.

110. B.И.Гридасов,К.П.Мызников,В.Ы.Чепегин. Подавление эффекта возрастания размеров пучка в ускорителе ИФВЭ, обусловленного действием нелинейных резонаисов. Препринт ИФВЭ 70-90, Серпухов, 1970.

111. В.Д.Борисов,И.А.Мозалевский и др. Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряоюеиных частиц, М., 1970, т. 1,с. 170.

112. А.А.Асеев,А.Г.Афонин,А.И.Дрождин и др. Быстрый вывод протонов из ускорителя на 70 ГэВ для жидководородиой камеры "Мирабель" (вывод А). Труды III Всесоюзного совещания по ускор. заряж. частиц, М., Наука, 1973, т.2, с.160.

113. А.А.Асеев,А.И.Дрождин,Б.А.Зеленов и др. Вывод протонов из ускорителя на 70 ГэВ для жидководородиой камеры "Людмила" (вывод С).

114. ЖТФ XLIV, вып.1 (1974) 119; Препринт ИФВЭ 73-27, Серпухов, 1973.

115. А.А.Асеев,А.Г.Афонин,А.Д.Ермолаев и др. Измерение радиального размера пучка в протонном синхротроне ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 79-91, Серпухов, 1979.

116. A.A.Asseev. Near Beam Physics at IHEP: II. Complementary Methods of Beam Control. Proceedings of the International Symposium on Near Beam Physics. FNAL, Batavia, USA, 1997, p.226.

117. Ю.М.Адо,А.А.Асеев и др. Изучение образования гало пучка в протонном синхротроне ИФВЭ. Труды VIII Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1983, т.1, с.313.

118. А.А.Асеев, А.А.Журавлев. О потерях пучка в ускорителе ИФВЭ и некоторые результаты по облучаемости оборудования.

119. Препринт ИФВЭ 77-65, Серпухов, 1977.

120. А.А.Асеев,С.Л.Кучинин,В.Н.Лебедев и др. Система перехвата пучка протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 80-104, Серпухов, 1980.

121. E.D.Courant. BNL, EDC-46, 1962.

122. Л.И.Соколов. Эффективность внутренних мишеней протонного синхротрона ИТЭФ после реконструкции. Препринт ИТЭФ N942 М., 1972.

123. P. Sievers. Collimators for high-energy proton beam. CERN LAB II/BT/74-5, Geneva, 1974.

124. Particle data group. Review of particle properties, Geneva, 1972.

125. K.Goebel. Radiation problems encountered in the design of multi-GeV research facilities. CERN 71-21, Geneva, 1971.

126. А.Н.Калиновский,II.В.Мохов,Ю.П.Никитин. Прохождение частиц высоких энергий через вещество. М., Энергоиздат, 1985.

127. А.Н.Тихонов, А.А.Самарский. Уравнения математической физики. М., Наука, 1966.

128. Д. Перкинс. Введение в физику высоких энергий. М., Энергоатомиздат, 1991.

129. Ю.С.Федотов. Исследование динамики пучка протонов при медленном выводе из ускорителя ИФВЭ на энергию 70 ГэВ. Кандидатская диссертация, Серпухов, 1980. Автореферат канд. диссертации. ИФВЭ 80-164, Серпухов, 1980.

130. H.Schonbacher. Flux calculations for secondary beams from an external target. MPS/Int. MU/B 67-9, Geneva, 1967.

131. M.Q.Barton et al. Proceed, of the V Int. Conference on high energy accelerators, Frascati, 1965, p.485

132. Ю.Г.Глобенко, Д.Г.Кошкарев. ПТЭ, 2, Ц (1967).1181 Ю.С.Федотов. Использование нелинейных резонансов бетатронных колебаний для медленного вывода частиц из ускорителей с сильной фокусировкой. Препринт ИФВЭ 71-63, Серпухов, 1971.

133. L.N.Blumberg,M.Q.Barton et al. Simultaneous internal and external targeting at the AGS. Труды VIIMeoicdyuap. конференции no ускор. частиц высоких энергий, Ереван, 1969, т.1, с.615.

134. W.Kubischta. Multiple target extraction sharing scheme at the SPS. CERN/MPS/DL 71-12, Geneva, 1971.

135. E.A.Grosbie,T.K.Khoe et al. Simultaneous Resonance Extraction. IEEE Transactions NS-20, 1973, v.3, p.Jh3Jh

136. M.Gyr,K.H.Kissler et al. Simultaneous slow resonant extractions from the SPS with horisontal tune-split. IEEE Transactions NS-32, 1985, v.5, p.2997.

137. Н.И.Головня,М.И.Грачев,К.И.Губриенко и др. Формирование пучков положительных частиц с импульсом 25-70 ГэВ/с с внутренних мишеней ускорителя ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 71-J/.6, Серпухов, 1971.

138. Ю.П.Горин,С.П.Деписов,С.В.Донсков и др. Образование положительных частиц протонами с энергией 70 ГэВ. Препринт ИФВЭ 71-30, Серпухов, 1971.

139. А.А.Асеев,М.Ю.Горин. BEAMDYN программа для расчетов динамики пучка в жесткофокусирующем ускорителе ИФВЭ. Труды XV Совещания по ускорителям заряою. част., Протвино, 1996,т.2,с.196.

140. А.В.Алексеев,А.С.Дышкант и др. Пучок протонов для установки ФОДС. Препринт ИФВЭ 78-98, Серпухов, 1978.

141. В.В.Абрамов,А.В.Алексеев,Б.Ю.Балдин и др. Фокусирующий двухплечевой спектрометр. Препринт. ИФВЭ 81~46, Серпухов, 1981.

142. G.Belletini,G.Cocconi,A.Diddens et al. Nucl. Phys.B79(1966)609.

143. W.C.Middelcoop,B. de Raad,P.Sievers. Beam scraping in the SPS. CERN LABII/BT/73-1, Geneva, 1973.

144. Б. 3. Копе л иович, Л.И.Лапидус. ЯФ, 1974, т. 19, с.218.

145. S.Bourelli, J.Soffer, D.Wray. Nucl. Phys. B77(1974)386.

146. S.Nurushev, F.Penzo. CERN/WAG/Int 3/78, Geneva, 1978.

147. S.B.Nurushev, R.A.Rzaev, V.P.Sakharov. VII Internal. Symposium on high energy spin physics, Serpukhov, 1987, v.2, p.201.

148. Л.И.Лапидус. ЭЧАЯ, 1978, m.9, c.84.

149. А.Г.Афонин,Н.А.Галяев и др. Универсальный высокоинтеисивный канал пучков частиц на ускорителе ИФВЭ (канал N22). Препринт ИФВЭ 90-38, Протвино, 1990.

150. Ю.М.Адо,А.Г.Афоиин,Н.А.Галяев и др. Развитие каналов частиц на ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 85-182, Серпухов, 1985.

151. Ю.Н.Вражнов, А.С.Дышкант. Многоканальные детекторы системы мониторирова-ния установки ФОДС. Препринт ИФВЭ 81-22, Серпухов, 1981.

152. В.К.Воробьев,А.В.Левин и др. Улучшение временной структуры пучка при медленном выводе из ускорителя ИФВЭ на энергию 70 ГэВ. Труды X Меэ/сдународной коиф. по ускорит, заряженных частиц, Серпухов, 1977, т.2, с. 157.

153. А.А.Баталов,И.А.Ветлицкий и др. Универсальный канал пучков частиц для установки СФИНКС на ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 87-116, Серпухов, 1987.

154. А.Г.Афонин,С.А.Белов и др. Исследования и некоторые результаты работы системы высокоинтенсивного медленного вывода из протонного синхротрона ИФВЭ. Труды XII Всесоюзного совет,. по ускор. заряэ/с. частиц. Дубна, 1992, т.1, с.371.

155. В.К.Воробьев,Д.К.Осадчий. Анализатор спектра низкочастотных сигналов на базе ЭВМ СМ1810. Препринт ИФВЭ 94-5, Протвино, 1994.

156. А.А.Асеев,Г.Е.Воронин и др. Вывод протонов, упруго расеянных W и Си мишенями ускорителя ИФВЭ. Первые результаты.

157. А.А.Асеев,М.Ю.Горин,Б.А.Зеленов и др. О возможности работы установки ГАМС-4тг при положительных координатах внутренних мишеней блока 27 ускорителя ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 93-132, Протвино, 1993.

158. Proceed, of the 4~th European РАС, London, 1994, v-3, p.2379.

159. Ю.Г.Каршев,А.В.Максимов,Е.Ф.Троянов,Ю.С.Федотов. Модернизация системы медленного вывода из У-70.

160. Труды XVII совещания по ускорителям заряэ/с. частиц. Протвино, 2000, т.2, с.263.

161. М.Д.Бавижев,Н.А.Галяев,В.Н.Гресь и др. Деление пучка протонов с энергией 70 ГэВ изогнутыми монокристаллами. Препринт ИФВЭ 89-77, Серпухов, 1989.

162. М.Д.Бавижев,А.А.Баталов и др. Применение изогнутых монокристаллов для формирования протонных пучков на ускорителе ИФВЭ. Труды XI Всесоюзного совет, по ускор. заряэ/с. частиц. Дубна,1989, т.2, с.285.

163. J.Stark. Zs. Physics, 13(1912)973.

164. J.A.Davies,J.Friesen,J.D.McIntyre. Can. J. Chem. 38(1960)1526.

165. Л.Фелдман, Д.Майер. Основы анализа поверхности тонких пленок. М., Мир, 1989.

166. V.D.Apokin et al. Phys. Letters B243(1990)461.

167. Ю.М.Сапунов, А.М.Фролов. Возможность вывода положительных частиц с внутренних мишеней во внешнюю зону магнитного кольца протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 68-69, Серпухов, 1968.

168. J.A.Ellison. Bending of GeV particle beams by channeling in bend crystal planes. Nucl. Physics B206(1985)205.

169. H.Kudo. Planar dechanneling of GeV particles in a bent crystal. Nucl. Instr. and Methods v.l89(198'l)609.

170. A.A.Asseev,E.A.Myae et al. On increasing the bent crystal extraction efficiency by using a thin internal target. Nucl. Instr. and Methods A324(1993)31,

171. Proceed, of the 3-d European РАС, Berlin, 1992, v.2, p. 1493, Препринт IIIEP 91-182, Protvino, 1991.

172. S.P.Moller,E.Uggerhoj,H.W.Athertton et al. High efficiency bending of 450 GeV protons using channeling. Phys. Lett. B256(1991)91.

173. R.A.Carrigan,Jr.,G.Jackson,C.T.Murphy et al. Proposal for a test of low intensity extraction from the Tevatron using channeling in a bent crystal.

174. FNAL proposal P-853, Batavia, USA, 1991.

175. B.N.Jensen,S.P.Moller,E.Uggerhoj et al. A proposal to test beam extraction by crystal channeling at the SPS: a first step towards a LHC extracted beam. CERN/DRDC 91-25(DRDC/P29), Geneva, 1991.

176. A.A.Asseev. On using the thin target at extraction of protons from the accelerators by bent crystal. Proceed, of the 1993 РАС, Washington, D.C., v.l, p.324

177. A.A.Asseev,S.V.Sokolov. Influence of the thin internal target on the bent crystal extraction efficiency. Nucl Instr. and Methods A334(1993)325,

178. Proceed, of the 1993 РАС, Washington, D.C., 1993, v.l, p.320.

179. Н.А.Галяев и др. Препринт ИФВЭ 90-19, Протвино, 1990.

180. A.A.Asseev,M.Yu.Gorin,P.T.Pashkov. The efficiency analisis of the proton beam extraction from the IHEP accelerator by a bent crystal.

181. Proceed, of the 5-th European РАС, Barcelona, 1996, v.3, p.2412.

182. А.А.Асеев,М.Ю.Горин,П.Т.Пашков. Анализ эффективности вывода пучка протонов из ускорителя ИФВЭ с помощью изогнутого монокристалла. Труды XV совещания по ускор. зар. частиц, Протвино, 1996, т.2, с.191.

183. J.S.Forster,H.Hatton et al. Deflection of GeV particle beams by channeling in bent crystal planes of constant curvature. Nucl. Phys. B318(1989)301.

184. B.M.Бирюков,В.И.Котов,Ю.А.Чесноков. Управление пучками заряженных частиц высоких энергий при помощи изогнутых монокристаллов. УФН 164 N10(1994)1017.

185. A.A.Asseev,M.Yu.Gorin. One more possibility of using bent crystals for beam extraction from accelerators. Nucl. Instr. and Methods A372(1996)l.

186. А.А.Асеев,М.Ю.Горин,А.В.Калайдов. Об одной возможности применения изогнутых кристаллов для вывода пучка из ускорителя. Препринт ИФВЭ 94-93, Протвино, 1994166.167.168.169.170.171.172.173.174.175.176.177.178.179.180.181.182.

187. В.А.Андреев и др. Экспериментальное обнаружение объемного захвата в режим каналирования изогнутым монокристаллом. Письма в ЖЭТФ, 1982, N9, т.36, с.340.

188. Н.К.Булгаков и др. Сообщения ОИЯИ 1(1983)725, Дубна, 1983.

189. Н.А.Галяев,В.Н.Запольский и др. Объемный захват протонов с энергией 70 ГэВ в режим каналирования изогнутыми монокристаллами кремния. Препринт ИФВЭ 90-147, Протвино, 1990.

190. N.A.Galyaev,V.N.Zapol'sky et al. Bent single crystals to form high energy particle beams. Proceed, of the IEEE РАС, San-Francisco, 1991, v.l, p.192.

191. Y.Baconnier,P.Faugeras et al. Extraction from the CERN SPS. IEEE Transactionson on NS, NS-24, N3 (1977) ЦЗ4.

192. Chapman,D.A.Finley et al. Operation of the Tevatron Extraction System. IEEE Transactions on NS, NS-32, N5 (1985) 3116.

193. R.A.Carrigan,Jr. et al. Beam extraction from TeV accelerators using channeling in bent crystals. Fermilab Conf-89/162, Baiavia, USA, 1989.

194. A.De Rujula,S.L.Glashow,R.R.Wilson,G.Charpak. Phys. Rep. 99(1983)341.

195. R.A.Carrigan,Jr.,D.Chen.A.Asseev et al. Beam extraction studies at 900 GeV using a channeling crystal. А:/С/2271.7, FNAL, Batavia, 1998.

196. R.A.Carrigan,Jr.,D.Chen.A.Asseev et al. Beam extraction studies at 900 GeV using channeling in a crystal.

197. Phys. Rev. Special Topics Accelerators and Beams, v.5,043501, (2002).

198. B.S.Newberger and H.-J.Shih. Low intensity beam extraction at the SSC. SSC Note, SSCL-344 (1991).

199. Н.В.Мохов. Радиационный разогрев элементов ускорителей иа сверхвысокие энергии: физические аспекты проблемы. Препринт ИФВЭ 82-168, Серпухов, 1982.

200. В.Н.Лебедев,Н.В.Мохов и др. Проблемы, связанные с выводом частиц из ускорителей на сверхвысокие энергии. Препринт ИФВЭ 80-17, Серпухов, 1980.

201. A.И.Акимцев,К.Ф.Герцев и др. Система измерения азимутального распределения потерь частиц в ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 78-154, Серпухов, 1978.

202. B.Е.Бородин,Л.П.Обрящикова,В.А.Рогов. Радиационные нагрузки на оборудование кольцевого ускорителя. Препринт ИФВЭ 75-106, Серпухов, 1975.

203. А.А.Асеев,В.Е.Бородин и др. Наведенная радиоактивность на оборудовании вывода пучка протонного синхротрона ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 80-16, Серпухов, 1980.

204. Г.Г.Гуров. Повторный захват и замедление частиц на спаде магнитного поля на ускорителе ИФВЭ. Препринт ИФВЭ 76-156, Серпухов, 1976.

205. В.Е.Бородин,В.Н.Лебедев и др. Препринт ИФВЭ 76-140, Серпухов, 1976.

206. А.А.Асеев,В.Е.Бородин,А.А.Журавлев. Влияние внутренних мишеней на облучае-мость оборудования ускорителя ИФВЭ на 70 ГэВ.

207. Препринт ИФВЭ 78-48, Серпухов, 1978.

208. А.Г.Афонин,В.И.Дианов. Быстрый вывод пучка из протонного синхротрона ИФВЭ с использованием локального искажения орбиты.

209. Труды XII Всесоюзного совещ. по ускор. заряж. частиц. М.,1990,т.1,с.381.

210. В.Н.Лебедев. Азимутальное распределение плотности источников вторичного излучения и энерговыделеиия, как следствие потерь частиц при ускорении. Труды X Меоюдунар. конференции по ускор. заряэю. частиц. Серпухов, 1977, т.2, с.400.

211. А.Г.Афонии,Г.И.Бритвич и др. Возможности систем быстрого вывода и транспортировки высокоинтенсивиого пучка протонов на мишень нейтринного канала. Препринт ИФВЭ 86-3, Серпухов, 1986.

212. The working group. The second stage CPS improvement study. CERN/MPS/Int. DL/B 67-19, Geneva, 1967.

213. G.Azzoni. Statistics of PS operation 1991. CERN/PS/OP 92-5, Geneva, 1992.

214. M.H.de Voorde,C.Restat. Selection guide to organic materials for nuclear engineering. ' CERN 72-7 LAB I, Geneva, 1972.

215. Радиационная стойкость материалов. Справочник под ред. В.Б. Дубровского. М., Атомиздат, 1973.

216. В.Н.Лебедев,К.К.Покровский,В.Н.Соловьев. Рекомендации по определению радиационной стойкости материалов узлов ускорителя.

217. Препринт ИФВЭ 79-2, Серпухов, 1979.

218. А.И.Дрождин. Исследования, связанные с работой вывода пучка из сверхпроводящего ускорителя на энергию 3000 ГэВ.

219. Автореферат кандидатской диссертации. ИФВЭ 91-70, Протвино, 1991.

220. Антипов А.В. и др. Препринт ИФВЭ 77-37, Серпухов, 1977.

221. Библиографический указатель работ сотрудников ИФВЭ. (выпуск 1-6), Серпухов, 1989.