Эволюция фазового объёма и согласование пучка в линейном ускорителе высокой мощности Воробьёв Игорь Александрович

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Состояние вопроса 4

2. Актуальность темы 24

3. Цель работы 26

4. Научная новизна 26

5. Результаты, представляемые к защите 29

6. Практическая ценность 30

7. Апробация работы 31

8. Публикации 32

9. Структура и объём работы 32

Глава I. методы анализа динамики пучка ъг

1.1. Метод анализа эволюции плотности распределения заряженных частиц в фазовом пространстве с использованием функций статистических

семиинвариантов 33

1.2. Метод группового анализа динамики пучка 43

1.3. Программное обеспечение расчётов и анализа динамики пучка 45

Глава II. динамика пучка заряженных частиц в

проектируемом линейном резонансном ускорителе
высокой мощности (лувм) 52

ИЛ. Краткое описание структурной схемы 52

П.2. Аналитический расчёт продольной динамики пучка в высокоэнергетической

части 56

П.З. Численное моделирование динамики пучка в ЛУВМ 59

113 Л. Динамика пучка в зависимости от чиспакрупных частиц 62

II. 3.2. Релаксация распределения пространственного заряда в начальной и

промежуточной частях приразпичных токах инжекции 65

11.3.3. Анализ динамики пучка с применением метода семиинвариантов 68

П.4. Анализ динамики пучка в ЛУВМ с применением метода группового анализа. . 76 11.5. Динамика пучка в промежуточной части на основе однозазорных

резонаторов с высоким темпом ускорения 87

II. 5.1. Динамика пучка в структуре с одним резонатором между квадруполями 90

11.5.2. Динамика пучка в структуре с двумя резонаторами между квадруполями 91

- з -Глава III. согласование пучка между структурой с покф и

ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЕРИОДИЧЕСКИМ KBАДРУПОЛЬНЫМ
КАНАЛОМ 94

III. 1. Статическое поперечное согласование 97

111. 1.1. Согласование при одинаковых длинах периодов фокусировок.

Точность гладкого приближения 98

111.1.2. Согласование при одинаковых частотах колебаний ВЧполя.

Адиабатическое приближение 101

III. 2. Динамическое поперечное согласование 105

111.2.1. Способ динамического согласования 106

111.2.2. Устройство динамического согласования пучка на выходе

структуры с ПОКФ 114

Ш.З. Шестимерное согласование пучка на участке структуры с ПОКФ 117

Глава IV. экспериментальные и численные исследования

динамики пучка заряженных частиц в

ускорителе "истра" 121

IV. 1. Рост фазового объёма и ограничения тока пучка в экспериментальном
ускорителе "Истра" с пространственно однородной квадрупольной
фокусировкой с квазистационарным участком ускорения (ПОКФ-1) 121

IV.2. Сопоставительный анализ динамики пучка в структурах ПОКФ-1 и ПОКФ-2 с различным режимом формирования сгустков с применением метода

семиинвариантов 131

IV.3. Динамика пучка в структуре ПОКФ-2 с мягким режимом формирования

сгустков при различных начальных распределениях частиц 139

IV.4. Сопоставление результатов численного моделирования динамики пучка с данными натурных экспериментов на модернизированной структуре ПОКФ-2

с применением метода семиинвариантов 143

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145

ПРИЛОЖЕНИЕ І. ЛУВМ 152

ПРИЛОЖЕНИЕ П. СОГЛАСОВАНИЕ ПУЧКА 174

ПРИЛОЖЕНИЕ III. ПОКФ 177

ПРИЛОЖЕНИЕ IV. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ НА МАКЕТЕ

ДИНАМИЧЕСКОГО СОГЛАСОВАТЕЛЯ 183

ПРИЛОЖЕНИЕ V. ИЗМЕРЕННЫЕ ЭМИТТАНСЫ НА ВЫХОДЕ ПОКФ-2 186

ЛИТЕРАТУРА 188

Введение к работе

Приводится анализ состояния вопросов о росте фазового объёма, эволюции распределения фазовой плотности заряженных частиц и методах анализа динамики пучка в ускорителях. Излагаются актуальность темы, цель работы, научная новизна, защищаемые результаты работы, практическая ценность, апробация и публикации работ.

1.Состояние вопроса.

Проблема роста фазового объёма сгустка является одной из центральных в физике пучков заряженных частиц и ускорительной технике. Большое значение в ускорителе высокой мощности имеют закономерности роста поперечного нормализованного эмиттанса и перераспределения фазовой плотности частиц, приводящие к образованию ореола пучка, параметры которого влияют на величину потерь заряженных частиц и выбор значения апертурного фактора.

В монографии И.М.Капчинского [1] представлен обширный обзор механизмов роста фазового объёма пучка с большим количеством ссылок на литературные источники. Анализируя эту проблему, И.М.Капчинский отметил, что существует большое число факторов, влияющих на эффект расширения фазового объёма ускоряемого пучка, и значение этих факторов в отдельных ускорителях не одинаково. Эффекты увеличения фазового объёма и порождающие их причины И.М.Капчинский

Похожие диссертации на Эволюция фазового объёма и согласование пучка в линейном ускорителе высокой мощности

Системы питания и управления серии высоковольтных промышленных ускорителей электронов с мощностью выведенного пучка сотни киловатт.Немытов, Петр Иванович

Разработка ввода большой средней мощности в сверхпроводящие резонаторы линейных ускорителей электроновКраснов Андрей Александрович

Промышленный ускоритель электронов ИЛУ-10 на энергию 5 МэВ мощностью 50 КВтТкаченко Вадим Олегович

Исследования динамики заряженных частиц при выводе пучков из ускорителей высоких энергий, разработка и совершенствование высокоэффективных систем вывода на ускорительном комплексе ИФВЭ Федотов Юрий Сергеевич

Высоковольтные устройства для управления пучками в ускорителях заряженных частицАнчугов Олег Викторович

Особенности динамики электронного пучка в ускорителе-рекуператоре ЛСЭМатвеенко Александр Николаевич

Самосогласованные распределения фазовой плотности и физические модели пучков в линейных ускорителях ионов Буданов Юрий Александрович

Разработка методов, средств и экспериментальное исследование микроструктуры пучка в линейных ускорителях ионов Фещенко Александр Владимирович

Динамика пучка в линейном ускорителе ВЛЭПП Новохатский Александр Васильевич

Разработка и создание сверхпроводящих устройств и систем криогенного обеспечения для ускорителей и каналов транспортировки пучков частиц высоких энергийКозуб, Сергей Сергеевич