Пучковый датчик для протонного накопителя SNS
advertisement
Пучковый датчик для протонного накопителя SNS Докладчик: Малютин Дмитрий Алексеевич, аспирант НГУ, 3 год. Научные руководители: д.ф.-м.н. Диканский Николай Сергеевич, к.ф.-м.н. Логачёв Павел Владимирович, к.ф.-м.н. Старостенко Александр Анатольевич Цель работы создание однопролётной неразрушающей системы диагностики (пучкового датчика) на основе тестирующего электронного пучка для измерения распределения заряда в поперечном сечении протонного пучка в накопительном кольце SNS Существующие методы измерения поперечного профиля • • • • • Проволочный сканер. Лазерный сканер. Ионизационный измеритель профиля. Измеритель профиля на основе электронного пучка. …. Проволочный сканер проволочка V Протонный пучок Плюсы Точная Минусы разрушающая интегральная Лазерный сканер Коллектор e – Пучок e – Пучок H– Пучок лазера B h Измеритель тока H – Плюсы Минусы для ионов с электронами интегральная Ионизационный измеритель профиля E протонный пучок B МКП A A A Плюсы неразрушающая A A A Минусы интегральная A Измеритель профиля на основе электронного пучка B Источник электронов Люминофор Магниты Ионный пучок Плюсы неразрушающая Минусы интегральная Пучковый датчик Плюсы неразрушающая однопролётная быстрая Минусы Идея пучкового датчика Y FQ FL Ib It Z FL vb X Идея пучкового датчика • • • • Угол отклонения тестирующего пучка зависит от прицельного параметра , под которым он пролетает относительно протонного пучка. Зная зависимость (), можно вычислить профиль распределения заряда в поперечном сечении f(s). Проведя аналогичные измерения для разных углов φ, можно вычислить функцию f(s, φ), которая является преобразованием Радона искомой функции распределения заряда n(x,y). Вычислив обратное преобразование Радона от f(s, φ), получим искомое распределение заряда. f(s,φ1) s φ1 φ2 f(s,φ2) s Идея пучкового датчика Y X Протонный пучок Z – в области взаимодействия Идея пучкового датчика Y y l Протонный пучок Z – на экране X Схема пучкового датчика 2 4 3 6 U1 ~ ~ ~ U2 Ug 1 5 1. 2. 3. 4. 5. 6. Источник электронов Система развёртки Корректор Квадруполи Протонный пучок Люминофор Напряжения на пушке и развёртке Escan E +E0 -t0 -E0 I +t0 t Численное моделирование пучкового датчика Развёртка Квадруполь Квадруполь Чертёж пучкового датчика Tunnel №1 Service building 7d 1f 1a HVT HVM 1e 1e SM 1f 1e 1g 1e 1e 1e 1e 1e 1e 1g 1e SM 1f 1e HVT 1a 1f 7d Heat SM Power supply Timing system PC SM Power supply 1e №2 Magnetic system power supply Heat HVM Magnetic system power supply Временная диаграмма работы импульсных систем пучкового датчика Накопление протонов в кольце I = 28 A, N = 6*1013, 600 оборотов, L = 500 нс I = 6.5 A N = 2*1013 L = 500 нс I = 10 A N = 3*1013 L = 500 нс Положения, выносимые на защиту • Создан прибор для измерения профиля распределения заряда в поперечном сечении протонного пучка в накопительном кольце SNS. • Предложен и проверен в работе способ быстрого параллельного сканирования электронным пучком с энергией до 200 кэВ. • Написана программа, численно моделирующая работу прибора. Новизна полученных результатов • Впервые была разработана однопролётная неразрушающая диагностика, позволяющая измерять распределения заряда в поперечном сечении ионного пучка за 20* нс. • Впервые был измерен профиль распределения заряда в поперечном сечении протонного пучка в накопителе SNS. 20* нс – фактическое время сканирования электронным пучком, реальное время получения искомого профиля складывается из предварительной подготовки импульсных систем пучкового датчика и временем экспозиции камеры, итого – около 3 мс. Практическая важность Впервые измерен профиль распределения заряда в поперечном сечении протонного пучка при помощи пучкового датчика. В настоящее время это единственная диагностика в накопительном кольце SNS, которая позволяет быстро (время измерения составляет 20 нс) измерять вертикальный и горизонтальный профиль распределения заряда в поперечном сечении протонного пучка неразрушающим образом. Планируется дальнейшее развитие данной диагностики на SNS – модернизация, создание системы для томографии… Апробация работы Основные результаты работы опубликованы в журналах: • Приборы и техника эксперимента - №1 2008 год, №6 2009 год, • Вестник НГУ, серия физика, том 4, выпуск 1, 2009 год, докладывались на конференциях: • RuPAC 2006 (Novosibirsk, Russia), • ICALEPCS 2007 (Knoxville, USA), • NANOBEAM 2008 (Novosibirsk, Russia), • DIPAC 2009 (Basel, Switzerland).
