Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН
Оптимизация параметров пучка протонов на участке согласования непосредственно перед отводом пучка в канал транспортировки изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН позволяет получить на входе в канал контролируемые параметры пучка в поперечных фазовых плоскостях с целью дальнейшей оптимизаци...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111880 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса / С.Е. Брагин, О.М. Володкевич, О.В. Грехов, Ю.В. Киселев, А.Н. Мирзоян, В.Н. Михайлов, В.А. Моисеев, А.В. Фещенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 6. — С. 145-149. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111880 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Брагин, С.Е. Володкевич, О.М. Грехов, О.В. Киселев, Ю.В. Мирзоян, А.Н. Михайлов, В.Н. Моисеев, В.А. Фещенко, А.В. 2017-01-15T13:24:10Z 2017-01-15T13:24:10Z 2013 Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса / С.Е. Брагин, О.М. Володкевич, О.В. Грехов, Ю.В. Киселев, А.Н. Мирзоян, В.Н. Михайлов, В.А. Моисеев, А.В. Фещенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 6. — С. 145-149. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111880 621.384.6 Оптимизация параметров пучка протонов на участке согласования непосредственно перед отводом пучка в канал транспортировки изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН позволяет получить на входе в канал контролируемые параметры пучка в поперечных фазовых плоскостях с целью дальнейшей оптимизации для формирования требуемых линейных и угловых размеров пучка на изотопной мишени. Использование многопроволочного профилометра и раздельного управления линзами последнего квадрупольного дублета на канале дает возможность формировать пучок протонов на мишени в широком диапазоне его параметров в поперечном фазовом пространстве. Представлены расчетно-экспериментальные результаты современного метода формирования и контроля характеристик пучка на мишени. Оптимізація параметрів пучка протонів на ділянці узгодження безпосередньо перед відведенням пучка в канал транспортування ізотопного комплексу лінійного прискорювача ІЯД РАН дозволяє отримати на вході в канал контрольовані параметри пучка в поперечних фазових площинах з метою подальшої оптимізації для формування необхідних лінійних і кутових розмірів пучка на ізотопній мішені. Використання багатодротового профілометра і роздільного управління лінзами останнього квадрупольного дублета на каналі дає можливість формувати пучок протонів на мішені в широкому діапазоні його параметрів у поперечному фазовому просторі. Представлені розрахунково-експериментальні результати сучасного методу формування та контролю характеристик пучка на мішені. Optimization of the proton beam parameters at the matching area located just before region of beam extraction to the transportation channel of the isotope complex of INR linac permits to get the controllable transverse beam parameters at the entrance of this channel for further beam dynamics optimization and formation of the desired beam configuration on the isotope target. Using of multiwire profilometer and separated control of the lenses in last quadrupole doublet at the transportation channel enables to form a proton beam on the target in wide range of transverse beam parameters. The simulation and experimental results of beam formation and monitoring on the target are presented. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Динамика пучков Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН Розвиток методу формування та контролю пучка на мішені ізотопного комплексу лінійного прискорювача ІЯД РАН Upgraded method of beam formation on the target of isotope complex at INR LINAC Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| spellingShingle |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН Брагин, С.Е. Володкевич, О.М. Грехов, О.В. Киселев, Ю.В. Мирзоян, А.Н. Михайлов, В.Н. Моисеев, В.А. Фещенко, А.В. Динамика пучков |
| title_short |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_full |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_fullStr |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_full_unstemmed |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_sort |
развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса линейного ускорителя ияи ран |
| author |
Брагин, С.Е. Володкевич, О.М. Грехов, О.В. Киселев, Ю.В. Мирзоян, А.Н. Михайлов, В.Н. Моисеев, В.А. Фещенко, А.В. |
| author_facet |
Брагин, С.Е. Володкевич, О.М. Грехов, О.В. Киселев, Ю.В. Мирзоян, А.Н. Михайлов, В.Н. Моисеев, В.А. Фещенко, А.В. |
| topic |
Динамика пучков |
| topic_facet |
Динамика пучков |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Розвиток методу формування та контролю пучка на мішені ізотопного комплексу лінійного прискорювача ІЯД РАН Upgraded method of beam formation on the target of isotope complex at INR LINAC |
| description |
Оптимизация параметров пучка протонов на участке согласования непосредственно перед отводом пучка в канал транспортировки изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН позволяет получить на входе в канал контролируемые параметры пучка в поперечных фазовых плоскостях с целью дальнейшей оптимизации для формирования требуемых линейных и угловых размеров пучка на изотопной мишени. Использование многопроволочного профилометра и раздельного управления линзами последнего квадрупольного дублета на канале дает возможность формировать пучок протонов на мишени в широком диапазоне его параметров в поперечном фазовом пространстве. Представлены расчетно-экспериментальные результаты современного метода формирования и контроля характеристик пучка на мишени.
Оптимізація параметрів пучка протонів на ділянці узгодження безпосередньо перед відведенням пучка в канал транспортування ізотопного комплексу лінійного прискорювача ІЯД РАН дозволяє отримати на вході в канал контрольовані параметри пучка в поперечних фазових площинах з метою подальшої оптимізації для формування необхідних лінійних і кутових розмірів пучка на ізотопній мішені. Використання багатодротового профілометра і роздільного управління лінзами останнього квадрупольного дублета на каналі дає можливість формувати пучок протонів на мішені в широкому діапазоні його параметрів у поперечному фазовому просторі. Представлені розрахунково-експериментальні результати сучасного методу формування та контролю характеристик пучка на мішені.
Optimization of the proton beam parameters at the matching area located just before region of beam extraction to the transportation channel of the isotope complex of INR linac permits to get the controllable transverse beam parameters at the entrance of this channel for further beam dynamics optimization and formation of the desired beam configuration on the isotope target. Using of multiwire profilometer and separated control of the lenses in last quadrupole doublet at the transportation channel enables to form a proton beam on the target in wide range of transverse beam parameters. The simulation and experimental results of beam formation and monitoring on the target are presented.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111880 |
| citation_txt |
Развитие метода формирования и контроля пучка на мишени изотопного комплекса / С.Е. Брагин, О.М. Володкевич, О.В. Грехов, Ю.В. Киселев, А.Н. Мирзоян, В.Н. Михайлов, В.А. Моисеев, А.В. Фещенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 6. — С. 145-149. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT braginse razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT volodkevičom razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT grehovov razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT kiselevûv razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT mirzoânan razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT mihailovvn razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT moiseevva razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT feŝenkoav razvitiemetodaformirovaniâikontrolâpučkanamišeniizotopnogokompleksalineinogouskoritelâiâiran AT braginse rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT volodkevičom rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT grehovov rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT kiselevûv rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT mirzoânan rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT mihailovvn rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT moiseevva rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT feŝenkoav rozvitokmetoduformuvannâtakontrolûpučkanamíšeníízotopnogokompleksulíníinogopriskorûvačaíâdran AT braginse upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT volodkevičom upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT grehovov upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT kiselevûv upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT mirzoânan upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT mihailovvn upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT moiseevva upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac AT feŝenkoav upgradedmethodofbeamformationonthetargetofisotopecomplexatinrlinac |
| first_indexed |
2025-11-24T16:02:22Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:02:22Z |
| _version_ |
1850850525039296512 |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №6(88) 145
УДК 621.384.6
РАЗВИТИЕ МЕТОДА ФОРМИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ПУЧКА
НА МИШЕНИ ИЗОТОПНОГО КОМПЛЕКСА ЛИНЕЙНОГО
УСКОРИТЕЛЯ ИЯИ РАН
С.Е. Брагин, О.М. Володкевич, О.В. Грехов, Ю.В. Киселев, А.Н. Мирзоян,
В.Н. Михайлов, В.А. Моисеев, А.В. Фещенко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт ядерных
исследований» Российской академии наук (ИЯИ РАН), Москва, Россия
E-mail: volodkev@inr.ru
Оптимизация параметров пучка протонов на участке согласования непосредственно перед отводом пучка
в канал транспортировки изотопного комплекса линейного ускорителя ИЯИ РАН позволяет получить на
входе в канал контролируемые параметры пучка в поперечных фазовых плоскостях с целью дальнейшей
оптимизации для формирования требуемых линейных и угловых размеров пучка на изотопной мишени. Ис-
пользование многопроволочного профилометра и раздельного управления линзами последнего квадруполь-
ного дублета на канале дает возможность формировать пучок протонов на мишени в широком диапазоне его
параметров в поперечном фазовом пространстве. Представлены расчетно-экспериментальные результаты
современного метода формирования и контроля характеристик пучка на мишени.
ВВЕДЕНИЕ
Применение разработанной ранее программы со-
гласования характеристических параметров пучка в
поперечных фазовых плоскостях между двумя про-
дольными координатами ускоряюще-фокусирующего
канала транспортировки и использование рассчитан-
ных топокарт для двух переменных позволяет фор-
мировать на выходе исследуемой системы пучки в
поперечных фазовых плоскостях в широком диапа-
зоне характеристических параметров. Предлагаемая
методика применена к согласующему участку на
160 МэВ и каналу транспортировки изотопного
комплекса (ИК) линейного ускорителя ИЯИ РАН.
Результаты моделирования динамики пучка на ис-
следуемом участке позволяют оптимизировать по-
перечные характеристики пучка при заданных его
параметрах в поперечных фазовых плоскостях на
изотопной мишени и организовать надежные изме-
рения на многопроволочном профилометре, распо-
ложенном перед мишенью.
1. СТРУКТУРА ЗОНЫ ФОРМИРОВАНИЯ
И КОНТРОЛЯ ПУЧКА
1.1. УЧАСТОК СОГЛАСОВАНИЯ
На Рис.1 приведены схемы двух частей участка
формирования и контроля пучка. Участок вывода
пучка в канал ИК показан на Рис.1,а. Согласование
выполняется на участке от начала квадрупольного
дублета после третьей секции восьмого резонатора
до входа в первый импульсный поворотный магнит
ИМ1-160 отвода пучка на изотопный комплекс. Ре-
гулирующими элементами являются квадрупольные
дублеты: Д11÷Д12, Д13÷Д14, Д15÷Д16 (каждая пара
питается от одного источника тока) и дублеты Д17,
Д18 (питаются от раздельных источников тока) –
итого пять регулирующих элементов. Наличие толь-
ко двух профилометров на участке согласования
требует проведения нескольких серий измерений
при разных токах в любом регулирующем элементе
до профилометра ДПП9-1.
Рис.1. Схемы: а) участка вывода пучка в канал ИК; б) канала транспортировки ИК. Д11,…, Д18, Д1-ИК,
Д2-ИК – квадрупольные дублеты; ИМ1-160, ПМ2-160 – поворотные магниты; МДПП – многопроволочный
профилометр; ДПП9-1, ДПП9-2 – проволочные сканеры; РС1 – первая секция согласующего резонатора
a
б
mailto:volodkev@inr.ru
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №6(88) 146
По результатам нескольких серий измерений по-
перечных профилей пучка, рассчитываются харак-
теристические параметры пучка в двух поперечных
фазовых плоскостях на входе участка согласования
(перед дублетом Д11). Характеристические пара-
метры пучка на выходе участка согласования опре-
деляются расчетным образом на входе в поворотный
магнит ИМ1-160 по желаемым параметрам пучка на
мишени изотопного комплекса.
Основное назначение данного участка по изме-
рениям на профилометрах ДПП9-1 и ДПП9-2:
• определение характеристических параметров
пучка в поперечных фазовых плоскостях в нача-
ле участка;
• выполнение согласования характеристических
параметров пучка в поперечных фазовых плос-
костях между начальной и конечной (перед по-
воротным магнитом ИМ1-160) точками участка;
• определение оптимальной динамики пучка на
данном участке по минимизации потерь частиц
или размеров пучка.
Согласующие участки на линейном ускорителе
ИЯИ РАН были определены по принципу достаточ-
ного количества регулирующих элементов, разме-
щенных на них. По результатам ряда расчетов было
решено остановиться на пяти регулирующих эле-
ментах на каждом согласующем участке. При этом
один любой из регулирующих элементов задается
интерактивно и используется как параметр при
нахождении согласующего решения для остальных
четырех неизвестных значений регулирующих эле-
ментов.
Отметим, что при наличии на участке согласова-
ния ускоряющих элементов, расчеты выполняются
при независимой временной переменной t, а не про-
дольной координате s. В этом случае поперечными
фазовыми координатами частиц пучка будут ( , xx v )
и ( , yy v ), где ,x yv v – поперечные скорости, а не
угловые наклоны ,x y′ ′ . Это позволяет улучшить
точность расчетов [2].
1.2. КАНАЛ ТРАНСПОРТИРОВКИ ИК
На Рис. 1,б изображен канал транспортировки
пучка ИК.
Основное назначение данного участка – по
найденным характеристическим параметрам пучка в
поперечных фазовых плоскостях в начале участка
сформировать требуемый пучок на изотопной ми-
шени.
Вследствие действия поворотных магнитов по-
является энергетическая дисперсия в канале транс-
портировки пучка в ИК (см. Рис. 1,б), которая суще-
ствует только в горизонтальной плоскости. Поведе-
ние дисперсии определяется, в первую очередь, па-
раметрами магнитов, а также величиной полей в
линзах дублетов Д1-ИК и Д2-ИК. Учитывая посто-
янство токов в поворотных магнитах для конкрет-
ной центральной энергии пучка, основными пере-
менными будут токи в линзах дублетов Д1-ИК и Д2-
ИК. Варьируя одинаковым образом токи в квадру-
польных линзах Q1, Q2 дублета Д1-ИК и квадру-
польных линзах Q3, Q4 дублета Д2-ИК в диапазоне
10…100 А, получaeм топокарту значений дисперси-
онной функции на мишени ИК (Рис. 2).
Рис. 2. Уровни постоянных значений дисперсионной
функции (м) на изотопной мишени
Из Рис. 2 следует, что в диапазоне токов
68…72 А в каждой линзе дублета Д2-ИК энергети-
ческая дисперсия на изотопной мишени практиче-
ски отсутствует. В дальнейшем данная топокарта
используется для вычисления размеров пучка на
изотопной мишени. В [1] применена следующая
формула с учетом энергетической дисперсии:
2
2 2
0
( ) ( ) ( )rms x rms x
rms
px s s D s
p
ε β
∆
= ⋅ + ⋅
, (1)
2 ( ) ( )rms y rms yy s sε β= ⋅ , (2)
где ,x rms y rmsε ε – ненормализованные поперечные
среднеквадратичные эмиттансы пучка, которые
определяются по измерениям на участке согласова-
ния (см. Рис. 1,а), сохраняются в канале транспорти-
ровки ИК (см. Рис. 1,б), так как отсутствует ускоре-
ние; ( ), ( )x ys sβ β – значения характеристических
функций пучка в поперечной плоскости в точке ка-
нала транспортировки ИК с продольной координа-
той s (см. Рис. 1,б). Начальные значения ( 0s = )
определяются на входе первого поворотного магни-
та по измерениям на участке согласования (см.
Рис. 1,а); D(s) – значение горизонтальной дисперсии
в точке с продольной координатой s в канале ИК;
0 rms
p
p
∆
– среднеквадратичный относительный им-
пульсный разброс частиц в пучке, который опреде-
ляется или по отдельным измерениям продольных
фазовых параметров пучка на участке согласования,
или по специальной обработке горизонтальных
профилей пучка на профилометре МДПП в канале
ИК [1].
2. СТРАТЕГИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
Разработан новый подход к получению требуе-
мых параметров пучка на мишени при создании
значительного массива предложений по характери-
стическим параметрам пучка в поперечных фазовых
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №6(88) 147
плоскостях перед магнитом ИМ1-160, начинающим
отвод пучка на ИК. Расчетно-экспериментальным
способом определяется динамика пучка до ИМ1-160
с целью минимизации потерь пучка. При этом нахо-
дятся параметры пучка из отмеченного массива,
позволяющие в зависимости от градиентов магнит-
ного поля в квадрупольных линзах Д1-ИК и Д2-ИК
получить требуемые характеристические параметры
пучка в фазовых поперечных плоскостях на изотоп-
ной мишени.
При изменении токов квадрупольных линз на
канале транспортировки пучка в ИК в диапазонах
( ) [ ]
[ ]
I 1 I( 2) 10,90 A,
I( 3) I( 4) 10,90 A
Q Q
Q Q
= ∈
= ∈
с шагом 0,5 А и учетом дисперсии ( )sD рассчиты-
вается массив поперечных фазовых координат пучка
на входе в поворотный магнит ИМ1-160, удовлетво-
ряющий заданным параметрам пучка на мишени:
2,5 ì ì ,
0.
rms rms
x y
x y
α α
= =
= =
(3)
Вид данного массива приведен на Рис. 3.
Рис. 3. Вид характеристических параметров пучка
в поперечных фазовых плоскостях массива решений
на входе магнита ИМ1-160 для параметров (3)
пучка на изотопной мишени
На данном рисунке черным маркером отмечено
выбранное рабочее решение. Для него была реали-
зована динамика пучка на согласующем участке до
поворотного магнита ИМ1-160 с минимизацией
максимального размера пучка на данном участке.
В дальнейшем для расчетов выбраны следующие
начальные характеристические параметры пучка в
поперечных фазовых плоскостях перед ИМ1-160:
0,027xα = ;
1, 44 ì ì /ì ðàäxβ = ;
1,00 ì ì ì ðàäx rmsε π= ⋅ ⋅ ; (4)
0,37y =α ;
2,14 ì ì /ì ðàäyβ = ;
1,01 ì ì ì ðàäy rmsε π= ⋅ ⋅ .
3. КОНТРОЛЬ И ФОРМИРОВАНИЕ
ПУЧКА В КАНАЛЕ ИК
Результаты одной из серий измерений профилей
пучка в двух поперечных плоскостях приведены в
Табл. 1. При измерениях в квадрупольных линзах
первого дублета Д1-ИК устанавливались токи
I(Q1) = I(Q2) = 30 А.
В приведенной таблице используются следую-
щие обозначения: I(Q3) – ток в первой квадруполь-
ной линзе дублета Д2-ИК. Отметим, что данная лин-
за фокусирует в горизонтальном направлении; I(Q4)
– ток во второй квадрупольной линзе дублета Д2-
ИК. Данная линза фокусирует в вертикаль-
ном направлении; эксперx и эксперy – эксперимен-
тальные данные среднеквадратичных размеров пуч-
ка в поперечных направлениях в точке размещения
многопроволочного датчика МДПП; коррx –
скорректированный с учетом дисперсии средне-
квадратичный размер пучка в точке размещения
многопроволочного датчика МДПП:
( )2 2 2
. .корр экспер МДППx x D= − ⋅δ , (5)
где МДППD – расчетное значение дисперсионной
функции в точке размещения датчика МДПП; δ –
среднеквадратичный относительный импульсный
разброс в пучке (см. (1)). В дальнейших расчетах в
первом приближении полагается δ ≈ 1·10-3;
расчетx и расчетy – рассчитанные по формулам (1)
и (2) значения среднеквадратичных размеров пучка
в двух поперечных направлениях на датчике МДПП
с учетом влияния дисперсионной функции, выпол-
Таблица 1
№ I(Q3),
А
I(Q4),
А
эксперx
мм
коррx .,
мм
расчетx
мм
эксперy .,
мм
расчетy .,
мм
МДППD ,
м
1 57,5 20 1,66 1,40 2,022 6,93 13,921 -0,900
2 57,5 30 1,11 1,09 0,693 6,36 11,714 -0,206
3 57,5 40 1,35 1,25 1,063 5,85 9,471 0,520
4 57,5 50 2,09 1,69 2,488 3,65 7,324 1,235
5 57,5 60 2,92 2,19 3,919 3,02 5,290 1,932
6 57,5 70 3,60 2,41 5,446 1,43 3,190 2,673
7 57,5 80 4,46 2,90 6,919 1,16 1,239 3,385
8 57,5 90 5,50 3,76 8,222 0,56 0,533 4,015
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №6(88) 148
ненные при начальных характеристических пара-
метрах пучка (4) в поперечных фазовых плоскостях.
На Рис. 4 приводятся рассчитанные конфигура-
ции эмиттансов пучка в двух поперечных направле-
ниях перед квадрупольным дублетом Д2-ИК по ре-
зультатам обработки данных из Табл. 1.
Рис. 4. Восстановленные по экспериментальным
данным фазовые эллипсы пучка на входе в Д2-ИК
В Табл. 2 приведены рассчитанные характери-
стические фазовые параметры пучка для эллипсов,
показанных на Рис. 4 в поперечных плоскостях пе-
ред дублетом Д2-ИК.
Таблица 2
, мм/мрадxβ 6,2202
xα -0,7375
, мм мрадx normε π ⋅ ⋅ 0,7078
, мм/мрадyβ 6,2306
yα -0,6793
, мм мрадy normε π ⋅ ⋅ 0,7454
По результатам экспериментов строится следу-
ющая группа рисунков:
• на Рис. 5 приведены топокарты значения дис-
персионной функции на датчике МДПП и изо-
топной мишени в зависимости от токов в квад-
рупольных линзах дублета Д2-ИК. Эти данные
используются в дальнейшем для получения зна-
чений расчетx на датчике МДПП для парамет-
ров пучка (4) на входе первого поворотного
магнита ИМ1-160;
Рис. 5. Уровни постоянных значений дисперсии (м)
на датчике МДПП и мишени изотопного комплекса
в зависимости от токов I(Q3) и I(Q4) квадруполь-
ных линз дублета Д2-ИК
• на Рис. 6 представлены топокарты постоянных
уровней для расчетных значений расчетx и
расчетy в горизонтальной (а), вертикальной (б)
и совмещенной (в) плоскостях.
На Рис. 5 и 6 введена следующая цветовая ин-
формация:
• красная линия – работа изотопного канала до
разделения питания квадрупольных линз дубле-
та Д2-ИК, т.е. для I(Q3)=I(Q4) [1];
Рис. 6. Уровни постоянных значений среднеквадра-
тичных размеров пучка (мм) в горизонтальной (а)
и вертикальной (б) плоскостях и их совмещенный
вариант (в) на МДПП и мишени ИК в зависимости
от токов квадрупольных линз дублета Д2-ИК
• зеленая зона для топокарт на МДПП –
Рис. 6,а: rmsx ≤ 6 мм;
Рис. 6,б: rmsy ≤ 6 мм;
Рис. 6,в: rmsx ≤ 6 мм, rmsy ≤ 6 мм;
• зеленая зона для топокарт на мишени –
Рис. 6,а: 2 мм rmsx≤ ≤ 3 мм;
Рис. 6,б: 2 мм rmsy≤ ≤ 3 мм;
Рис. 6,в: 2 мм rmsx≤ ≤ 3 мм, 2 мм rmsy≤ ≤ 3 мм;
• вертикальная синяя линия с черными маркерами
на Рис. 6,а и Рис. 6,б для МДПП – реализация
измерений из Табл. 1.
Наличие однозначного соответствия между дан-
ными на МДПП и мишени (см. Рис. 6) позволяет
контролировать параметры пучка на изотопной ми-
шени по измерениям на датчике МДПП.
a
б
в
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №6(88) 149
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представлен современный алгоритм формирова-
ния пучка на мишени изотопного комплекса линей-
ного ускорителя ИЯИ РАН, использующий экспе-
риментальные данные и расчетные результаты, поз-
воляющий получать пучки на мишени с желаемыми
характеристическими параметрами в поперечных
фазовых плоскостях. Алгоритм применим в широ-
ком диапазоне желаемых характеристических пара-
метров пучка на изотопной мишени.
Используемый в настоящее время метод форми-
рования и контроля пучка на мишени ИК, в отличие
от организации динамики пучка и недостаточного
качества измерений ранее [1], имеет следующие
новые возможности:
• полный участок исследуемой измерительно-
формирующей структуры разбит на две части,
каждая из которых имеет свое функциональное
назначение;
• участок согласования, который является частью
линейного ускорителя, применяется для дости-
жения наилучшей динамики пучка с наимень-
шими потерями или с малыми поперечными раз-
мерами на данном участке, а также получения
характеристических параметров пучка в попе-
речной фазовой плоскости из значительного мас-
сива предлагаемых данных на отводе пучка в ка-
нал транспортировки ИК;
• формируется массив характеристических пара-
метров пучка в поперечной фазовой плоскости
на отводе пучка в канал транспортировки ИК,
любой набор данных из которого позволяет по-
лучить заданные характеристические параметры
пучка на изотопной мишени;
• участок канала транспортировки ИК дает воз-
можность контролировать параметры пучка на
изотопной мишени и изменять их в значитель-
ных пределах;
• датчик МДПП на участке ИК позволяет прово-
дить надежные измерения характеристических
параметров пучка в обеих поперечных фазовых
плоскостях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. С.Е. Брагин, И.А. Васильев, О.М. Володкевич,
О.В. Грехов, Ю.В. Киселев, А.Н. Мирзоян,
В.А. Моисеев, А.В. Фещенко. Контроль и фор-
мирование пучка протонов линейного ускорите-
ля ИЯИ РАН на мишени изотопного комплекса
// Вопросы атомной науки и техники. Серия
“Ядерно-физические исследования” (66). 2010,
№2, с. 96-100.
2. S.E. Bragin, V.A. Moiseev. Various Matrix
Formalism to Design Ion Linear Accelerators //
Proceedings of XXI Russian Particle Accelerator
Conference, Zvenigorod, Russia;
accelconf.web.cern.ch/accelconf/RuPAC’08, 2008,
p. 57-60.
Статья поступила в редакцию 04.09.2013
UPGRADED METHOD OF BEAM FORMATION ON THE TARGET
OF ISOTOPE COMPLEX AT INR LINAC
S.Е. Bragin, O.M. Volodkevich, O.V. Grekhov, Yu.V. Kiselev, A.N. Mirzojan,
V.N. Mikhailov, V.A. Moiseev, A.V. Feschenko
Optimization of the proton beam parameters at the matching area located just before region of beam extraction to
the transportation channel of the isotope complex of INR linac permits to get the controllable transverse beam pa-
rameters at the entrance of this channel for further beam dynamics optimization and formation of the desired beam
configuration on the isotope target. Using of multiwire profilometer and separated control of the lenses in last quad-
rupole doublet at the transportation channel enables to form a proton beam on the target in wide range of transverse
beam parameters. The simulation and experimental results of beam formation and monitoring on the target are pre-
sented.
РОЗВИТОК МЕТОДУ ФОРМУВАННЯ ТА КОНТРОЛЮ ПУЧКА НА МІШЕНІ ІЗОТОПНОГО
КОМПЛЕКСУ ЛІНІЙНОГО ПРИСКОРЮВАЧА ІЯД РАН
С.Є. Брагін, О.М. Володкевич, О.В. Грєхов, Ю.В. Кисельов, А.Н. Мирзоян,
В.Н. Михайлов, В.А. Моісеєв, А.В. Фещенко
Оптимізація параметрів пучка протонів на ділянці узгодження безпосередньо перед відведенням пучка в
канал транспортування ізотопного комплексу лінійного прискорювача ІЯД РАН дозволяє отримати на вході
в канал контрольовані параметри пучка в поперечних фазових площинах з метою подальшої оптимізації для
формування необхідних лінійних і кутових розмірів пучка на ізотопній мішені. Використання багатодрото-
вого профілометра і роздільного управління лінзами останнього квадрупольного дублета на каналі дає мож-
ливість формувати пучок протонів на мішені в широкому діапазоні його параметрів у поперечному фазово-
му просторі. Представлені розрахунково-експериментальні результати сучасного методу формування та ко-
нтролю характеристик пучка на мішені.
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРА ЗОНЫ ФОРМИРОВАНИЯ и контроля ПУЧКА
1.1. УЧАСТОК СОГЛАСОВАНИЯ
1.2. КАНАЛ ТРАНСПОРТИРОВКИ ИК
2. СТРАТЕГИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
3. КОНТРОЛЬ И ФОРМИРОВАНИЕ ПУЧКА В КАНАЛЕ ИК
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
библиографический список
Upgraded method of beam formation on the target of isotope complex at INR linac
|