Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках

При развитии микроволновой продольной неустойчивости в циркулирующих интенсивных пучках возникают регулярные уплотнения в продольной плотности частиц и, как следствие, локальные электрические поля с характерными размерами, меньшими длины циркулирующего сгустка. Результатом являются локальные регуляр...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Author:	Моисеев, В.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2010
Subjects:	Новые методы ускорения, сильноточные пучки
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15698
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:	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках / В.А. Моисеев // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 101-105. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859767194290749440
author	Моисеев, В.А.
author_facet	Моисеев, В.А.
citation_txt	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках / В.А. Моисеев // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 101-105. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
collection	DSpace DC
description	При развитии микроволновой продольной неустойчивости в циркулирующих интенсивных пучках возникают регулярные уплотнения в продольной плотности частиц и, как следствие, локальные электрические поля с характерными размерами, меньшими длины циркулирующего сгустка. Результатом являются локальные регулярные изменения распределения частиц по продольному импульсу, что приводит на дисперсионных участках установки к перераспределению частиц в поперечном фазовом пространстве. Представлен алгоритм моделирования данного процесса в ионных пучках. Данный алгоритм применен для исследования влияния развивающейся продольной микроволновой неустойчивости на поперечную динамику частиц в сильноточном накопителе протонов ИЯИ РАН. При розвитку мікрохвильової поздовжньої нестійкості в циркулюючих інтенсивних пучках виникають регулярні ущільнення в поздовжній щільності часток і, як наслідок, локальні електричні поля з характерними розмірами, меншими довжини циркулюючого згустку. Результатом є локальні регулярні зміни розподілу часток по поздовжньому імпульсу, що призводить на дисперсійних ділянках установки до перерозподілу часток у поперечному фазовому просторі. Представлено алгоритм моделювання даного процесу в іонних пучках. Даний алгоритм застосований для дослідження впливу розвиваючоїся поздовжньої мікрохвильової нестійкості на поперечну динаміку часток у потужнострумовому накопичувачі протонів ІЯД РАН. The development of a longitudinal microwave instability for the circulating high intensity ion beams leads to the regular longitudinal particle concentration and to the local electric fields with the characteristic dimensions essentially less then a beam length. It causes the regular rebuilding of a local momentum particle distribution function. As follows particle redistribution in the transverse phase space has taken place for the dispersion accelerator parts. The simulation algorithm is presented for the slow rising microwave instability of a circulating ion beam. This algorithm was applied to study the high intensity beam dynamics for the INR proton storage ring.
first_indexed	2025-12-02T05:42:56Z
format	Article
fulltext	УДК 531.01:621.384.6 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОДОЛЬНОЙ МИКРОВОЛНОВОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ИНТЕНСИВНЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ НА ПОПЕРЕЧНУЮ ДИНАМИКУ ЧАСТИЦ В ЦИКЛИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ В.А. Моисеев Институт ядерных исследований Российской академии наук, Москва, Россия E-mail: moiseev@inr.ru При развитии микроволновой продольной неустойчивости в циркулирующих интенсивных пучках воз- никают регулярные уплотнения в продольной плотности частиц и, как следствие, локальные электрические поля с характерными размерами, меньшими длины циркулирующего сгустка. Результатом являются локаль- ные регулярные изменения распределения частиц по продольному импульсу, что приводит на дисперсион- ных участках установки к перераспределению частиц в поперечном фазовом пространстве. Представлен алгоритм моделирования данного процесса в ионных пучках. Данный алгоритм применен для исследования влияния развивающейся продольной микроволновой неустойчивости на поперечную динамику частиц в сильноточном накопителе протонов ИЯИ РАН. 1. ВВЕДЕНИЕ При изменении продольного импульса частицы на участках кольцевых установок с ненулевой дис- персионной функцией происходит смещение замк- нутой равновесной орбиты, около которой частица совершает бетатронные колебания. Изменение им- пульса может происходить как резко, на мишенях и ВЧ-станциях, так и плавно. Примером последнего процесса является движение частиц в интенсивном циркулирующем ионном пучке при наличии про- дольной микроволновой неустойчивости. Основные характерные этапы данного процесса: • при развитии микроволновой продольной неус- тойчивости формируются регулярные уплотне- ния продольного распределения частиц с харак- терными размерами, значительно меньшими длины циркулирующего сгустка; • в местах локализации уплотнений возникают продольные электрические поля, пропорцио- нальные азимутальной плотности частиц; • электрические поля приводят к локальным регу- лярным изменениям распределения частиц по продольному импульсу; • на дисперсионных участках установки для час- тиц с изменяющимся продольным импульсом происходит смещение равновесных орбит и, как следствие, перераспределение частиц в попереч- ном фазовом пространстве. Результатом влияния продольной микроволно- вой неустойчивости на перераспределение частиц в поперечном фазовом пространстве могут стать зна- чительные потери циркулирующего сгустка. ____________________________________________________________ PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2010. № 2. Series: Nuclear Physics Investigations (53), p.101-105. 101 2. ХАРАКТЕРНЫЕ СВОЙСТВА МОДЕЛИ Разработана модель исследования воздействия микроволновой продольной неустойчивости на ди- намику частиц в поперечном фазовом пространстве. Условия моделирования: • применение для ионных пучков, когда характер- но значительное превышение продольных разме- ров сгустка над поперечными; • изменение энергии частиц за период обращения в установке много меньше номинального значе- ния энергии циркулирующего пучка; • постоянная времени развития продольной мик- роволновой неустойчивости много больше пе- риода обращения частиц; • незначительное изменение продольного импуль- са частиц за период обращения в установке, свя- занное с развитием продольной микроволновой неустойчивости. Основные положения модели: • продольная динамика частиц является базовой и не зависит от поперечной динамики; • поперечная динамика частиц рассчитывается после моделирования продольной динамики на каждом обороте сгустка в установке. 2.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Для исследования продольного движения группы модельных частиц используется стандартный метод, основанный на следующих процедурах на каждом временном шаге [1]: - Фурье-анализ продольной плотности пучка; - применение импедансной модели взаимодейст- вия каждой гармоники плотности пучка с камерой установки: ( ) ( ) ( ) ( )SC RW BBZ Z Z Zω ω ω ω= + + , (1) где ω − циклическая частота Фурье-спектра; ( )SCZ ω − импеданс пространственного заряда цир- кулирующего сгустка; ( ), ( )RW BBZ Zω ω − рези- стивный и широкополосный импедансы камеры ус- тановки соответственно; - расчет продольного электрического поля: 0 0 0 ( ) ( ) in z n qE Z L n e θωθ ρ ω ∞ −∞ = − ∑ , (2) где 0ω − циклическая частота обращения сгустка в установке; − номер гармоники частоты обраще-n ния; nρ − амплитуда -й гармоники продольной плотности частиц в сгустке; n θ − азимутальная коор- дината вдоль установки, отсчитываемая от фиксиро- ванной точки внутри сгустка; 0L − периметр уста- новки. Формула (2) предполагает, что все гармоники электромагнитного поля и продольной плотности частиц имеют фазовую скорость, практически рав- ную скорости обращения сгустка [1]; - решение уравнений движения каждой частицы: 0 0 0 0 , , pd p dt p p 102 ,θ ωω δη δ η ω ⎛ Δ = = = ⋅⎜ Δ⎝ ⎞Δ ⎟ ⎠ (3) 0 ( )zd qE dt c m δ θ βγ = , (4) где − заряд и масса покоя частиц в установке, 0,q m ,β γ − их относительная скорость и релятивистский фактор. 2.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ДВИЖЕНИЯ Основное предположение при моделировании поперечной динамики частиц: изменение продоль- ного импульса любой частицы из-за взаимодействия с коллективным электромагнитным полем пучка за период обращения в установке происходит равно- мерно и удовлетворяет условию: 0 max 0Lp pΔ << Δ << p , (5) где − номинальный продольный импульс сгустка в исследуемый момент времени; − макси- мальное изменение продольного импульса частицы за полное время циркуляции. 0p maxpΔ Для моделирования используется матричный ап- парат для переменных ( , ', , )ξ ξ δ χ , где ξ и 'ξ – координата и угловая расходимость частицы в гори- зонтальной или вертикальной плоскостях. Перемен- ная χ определяется соотношением: 0/ ( )Lp p Lχ = Δ , (6) где LpΔ − изменение продольного импульса тесто- вой частицы на длине 0L L≤ . Матрицы передачи наиболее распространенных элементов структуры циклических установок [2] в первом порядке по δ : секторный магнит в плоскости поворота: траектория частицы описывается дифференциаль- ным уравнением [4]: 2 0 1 1 ('' mn p sx x pρρ − Δ + = ) , 0 0( ) ( )p s p s p sχΔ = Δ + Δ , где ρ − радиус поворота центральной траектории в секторном магнитном поле; − показатель спада поля в магните; mn 0s − продольная координата входа в магнит; s − продольная координата; 0s s sΔ = − . После интегрирования данного уравнения полу- чим следующее выражение полной матрицы пере- дачи секторного магнита в плоскости поворота: ( ) ( ) 1 cossin sincos 1 1 cossinsin cos 0 0 1 0 0 0 1 m m L K KK M K KK L φφ φφ ρ ρ φ φφφ φ ρρ ⎛ ⎞− ⎛ ⎞ −⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎜ ⎟ ⎜ ⎟− = ⎜ ⎟− ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , где mL − длина центральной траектории в секторном магните; mK Lφ = ⋅ ; 2(1 ) / 0mK n ρ= − > ; - элементы без хроматических аберраций (дрейфо- вый промежуток, квадрупольная линза, секторный магнит не в плоскости поворота, тонкая линза) 11 12 21 22 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 e a a a a M L ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , где eL − длина элемента, − коэффициенты стан- дартных матриц передачи элементов [3]; ija - ускоряющие станции (в циклических установках рассматриваются как устройства, локально изме- няющие импульс частицы): ( )0 0 0p p p= + Δ ; ( ) ,p p p= + Δ ξ ξ= ; 0 0' ' /p pξ ξ= ⋅ , (7) χ χ= , где 0pΔ и pΔ − изменение продольного импульса синхронной и тестовой частицы в ускоряющей станции соответственно; в левой части (7) приведе- ны переменные после прохождения ускоряющей станции. 2.3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ Результаты расчета для каждой тестовой части- цы представляются в виде одночастичного инвари- анта Куранта-Снайдера на фиксированном азимуте установки [4], модифицированного с учетом дис- персии в данной точке: ( )22 _ _ _ 2m i s m i s m i i s R ξ α ξ β ξ β ′+ + = , (8) _ ,m i i iξ ξ δ= −Ψ ⋅ _ ,m i i iξ ξ δ′ ′ ′= −Ψ ⋅ где − номер тестовой частицы; i _m iξ − отклонение частицы от равновесной орбиты; ,s sα β − параметры матрицы Твисса [4] в точке установки, где произво- дится обработка результатов; и ′ − дисперсия и ее производная в той же точке установки. Ψ Ψ Гистограмма параметров для ансамбля тесто- вых частиц дает информацию о функции распреде- ления по амплитудам бетатронных колебаний на заданном азимуте установки, а также об изменении поперечного эмиттанса циркулирующего пучка в исследуемом направлении. iR 3. НАКОПИТЕЛЬ ПРОТОНОВ ИЯИ РАН В качестве примера в рамках предложенной мо- дели исследовалось воздействие развития продоль- ной микроволновой неустойчивости на поперечную динамику частиц в сильноточном накопителе про- тонов ИЯИ РАН для режима накопления и циркуля- ции непрерывного пучка (режим медленного выво- да). Основные характеристики накопителя и цирку- лирующего пучка для данного режима работы при- ведены в Таблице. 103 Энергия частиц, МэВ ~ 600 Длина, м 106.7 Период обращения протонов, нс ~ 449 Время инжекции, мкс ~ 100 Максимальный относительный импульсный разброс в пучке, % ± 0.2 Максимальный циркулирующий ток, А ~ 11.3 Время вывода пучка из накопителя, мс ~ 9.9 Максимальная горизонтальная дисперсия в установке, м ~ 11.4 Максимальная вертикальная дисперсия в установке, м ~ 0.65 Для моделирования продольной динамики час- тиц была разработана специальная программа, учи- тывающая особенности как инжекции пучка, так и структуры накопителя [2,5]. Учитывая то, что в структуре накопителя ИЯИ РАН не предполагается наличие ускоряюще-группирующих ВЧ-элементов, то ожидаемые значения в уравнениях (1) и (2) важно- го параметра – действительной части широкополос- ного импеданса ( )BBZ ω , удовлетворяют условию ( )( )0Re / 5BBZ n nω ≤ Ом . (9) При моделировании, с целью приемлемого вре- мени расчета и ускорения развития неустойчивых гармоник продольной плотности, значение парамет- ра (9) было взято 50 Ом на резонансной частоте 512 0ω широкополосного импеданса ( )BBZ ω [5,2]. На Рис.1 приведены Фурье-спектры продольной плотности частиц nρ для уравнения (2) в различные моменты времени: 75 мкс – накоплена большая часть инжектируемого пучка, 113 мкс – окончание процесса инжекции (накопление всего импульса линейного ускорителя и вывод циркулирующего пучка на ось накопителя), 165 и 220 мкс – циркуля- ция сильноточного пучка в накопителе с медленным выводом частиц из него. По результатам моделиро- вания очевидно достаточно быстрое развитие уп- лотнений продольной плотности с характерными временами 50…80 мкс. Однако за время моделиро- вания происходит стабилизация амплитуд неста- бильных гармоник и далее их затухание. Данный процесс связан, главным образом, с быстрым изме- нением низкоэнергетичной части функции распре- деления частиц по относительному импульсу (Рис.2) и дальнейшему эффективному действию затухания Ландау, приводящему к раннему насыщению и по- следующему затуханию нестабильных гармоник продольной плотности частиц для установок с до- минирующим импедансом пространственного заря- да ( )SCZ ω в (1) [6]. В примененной модели [2] 0 0( ) ( )Im ~ 400SCZ n Z n n n ω ω⎛ ⎞ <⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Ом; 0 0( ) ( )Re ~ Re 50BBZ n Z n n ω ω⎛ ⎞ ⎛ ⎞ <⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠n Ом. (10) Одним из результатов расширения функции распре- деления частиц по относительным импульсам (см. Рис.2) является увеличение поперечных разме- ров циркулирующего пучка на дисперсионных уча- стках установки вследствие появления новых равно- весных орбит для частиц с большими отклонениями относительного импульса [5]. Рис.1. Фурье-спектр продольной плотности Рис.2. Эволюция функции распределения частиц по относительному импульсному отклонению При моделировании поперечной динамики каж- дый инжектируемый микросгусток линейного уско- рителя представлялся 8-ю макрочастицами. В каче- стве точки расчета параметра (8) выбран азимут ин- жекции пучка в накопитель. На Рис.3 показаны со- гласованные эллипсы полного накопленного пучка на азимуте инжекции в обеих поперечных плоско- стях и положение центров инжектируемых микро- сгустков через период обращения за полное время процесса инжекции для проектного варианта: спи- ральная инжекция в обеих поперечных плоскостях без какого-либо взаимодействия в накапливаемом пучке. В горизонтальной плоскости на азимуте ин- жекции дисперсия отсутствует, в вертикальной – дисперсия ~ 60 см, т.е. практически незначительна. Поэтому на Рис.3 представлены начальные отклоне- ния микросгустков от равновесной орбиты, что по- зволяет рассчитать параметр (8) для каждой -й инжектируемой модельной макрочастицы. Далее будет обсуждаться только горизонтальная плос- кость, поскольку дисперсионная функция для нее имеет существенно большие значения (см. Табли- цу), чем для вертикальной. На Рис.4,б приведена функция распределения частиц по параметру в горизонтальной плоскости для момента окончания инжекции при отсутствии взаимодействия в цирку- лирующем пучке. iR i R 104 Рис.3. Согласованные эллипсы и центры инжектируемых микросгустков Рис.4. Функция распределения по параметру R На Рис.4,а представлена эволюция функции рас- пределения частиц по параметру при развитии в пучке микроволновой неустойчивости, приведенной на Рис.1 и Рис.2. Очевидно, что к завершению про- цесса инжекции (113 мкс) уже наблюдается увели- чение частиц с большими значениями параметра по сравнению с проектной функцией распределения (см. Рис.4,б). К окончанию моделирования (220 мкс), когда неустойчивости практически затух- ли (см. Рис.1), функция распределения (см.Рис.4) существенно изменилась. На Рис.5 для данного мо- мента времени приведены распределения частиц в фазовом пространстве R R 'xx для циркулирующего пучка без взаимодействия (а) и при развитии микро- волновой неустойчивости (б). При выбранных усло- виях моделирования (10) полный эмиттанс пучка в горизонтальной фазовой плоскости возрастает в ~ 11 раз, а среднеквадратичный эмиттанс увеличи- вается в ~ 4 раза. Как было отмечено в разделе 2.3, параметр прямо связан с амплитудой бетатрон- ных колебаний. Увеличение данного параметра для значительной группы частиц ведет к потерям не только на дисперсионных участках установки, но и в ограниченных по поперечным размерам местах, где дисперсионная функция может быть незначительна. Это, как правило, участки ввода пучка в установку и вывода из нее. R Рис.5. Функции распределения частиц в горизонтальном фазовом пространстве По результатам моделирования развития про- дольной микроволновой неустойчивости в приве- денном примере можно сделать вывод о ее сущест- венном влиянии на характеристики циркулирующе- го пучка в поперечной плоскости при относительно быстром развитии неустойчивости. Учитывая то, что предполагаемое реальное зна- чение широкополосного импеданса (9) на порядок меньше используемого при моделировании (10), для функции распределения частиц по относительному импульсному отклонению на момент окончания инжекции (113 мкс на Рис.2) была проведена оценка постоянных времени нарастания неустойчивых гар- моник продольной плотности. Для реальных значе- ний (9) постоянные времени роста неустойчивых гармоник более 20 мс [5], тогда как в модели (10) они составили 50…80 мкс. В результате, принимая во внимание то, что изменение функции распреде- ления частиц по относительному импульсному от- клонению (см. Рис.2) и по параметру (см. Рис.4) существенно зависит от темпа изменения энергии частиц при продольной микроволновой неустойчи- вости, практически можно ожидать незначительного роста (более адиабатический процесс) эмиттанса циркулирующего пучка в поперечной плоскости для исследованного режима работы накопителя ИЯИ РАН. R ЗАКЛЮЧЕНИЕ Предложен алгоритм моделирования поперечной динамики частиц в циклических установках при плавном изменении продольного импульса. На при- мере быстрого развития продольной микроволновой неустойчивости показано существенное влияние данного процесса на динамику и характеристики циркулирующего пучка в поперечной плоскости. Результатом могут явиться потери частиц на любом участке установки. Данный алгоритм может быть применен для исследования качества пучка в попе- речной плоскости для любых ситуаций, связанных либо с плавным, или резким изменением энергии а б б а 105 частиц на дисперсионных участках. ЛИТЕРАТУРА 1. J.L. Laclare. Coasting beam longitudinal coherent instabilities // CAS. 1994, v.1, p.349-384. 2. В.А. Моисеев. Возбуждение бетатронных коле- баний при микроволновой продольной неустой- чивости интенсивных ионных пучков:Препринт М.: ИЯИ – 851/94, 1994. 3. К. Штеффен. Оптика пучков высокой энергии. М.: “Мир”, 1969. 4. Г. Брук. Циклические ускорители заряженных частиц. М.: “Атомиздат”, 1970. 5. В.А. Моисеев, П.Н. Остроумов. Моделирование продольной динамики сильноточного пучка в накопителе протонов Московской мезонной фабрики // Труды XII Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. 1992, т.2, с.181-184. 6. I. Hofmann. Suppression of microwave instabili- ties // Laser and Particle Beams. 1985, v.3, part 1, p.1-8. Статья поступила в редакцию 07.09.2009 г. SIMULATION OF A MICROWAVE INSTABILITY ACTION ON THE TRANSVERSE PARTICLE DYNAMICS OF A HIGH INTENSITY ION BEAM IN THE CIRCULAR ACCELERATORS V.A. Moiseev The development of a longitudinal microwave instability for the circulating high intensity ion beams leads to the regular longitudinal particle concentration and to the local electric fields with the characteristic dimensions essen- tially less then a beam length. It causes the regular rebuilding of a local momentum particle distribution function. As follows particle redistribution in the transverse phase space has taken place for the dispersion accelerator parts. The simulation algorithm is presented for the slow rising microwave instability of a circulating ion beam. This algorithm was applied to study the high intensity beam dynamics for the INR proton storage ring. МОДЕЛЮВАННЯ ВПЛИВУ ПОЗДОВЖНЬОЇ МІКРОХВИЛЬОВОЇ НЕСТІЙКОСТІ ІНТЕНСИВНИХ ІОННИХ ПУЧКІВ НА ПОПЕРЕЧНУ ДИНАМІКУ ЧАСТОК У ЦИКЛІЧНИХ УСТАНОВКАХ В.А. Моісеєв При розвитку мікрохвильової поздовжньої нестійкості в циркулюючих інтенсивних пучках виникають регулярні ущільнення в поздовжній щільності часток і, як наслідок, локальні електричні поля з характерни- ми розмірами, меншими довжини циркулюючого згустку. Результатом є локальні регулярні зміни розподілу часток по поздовжньому імпульсу, що призводить на дисперсійних ділянках установки до перерозподілу часток у поперечному фазовому просторі. Представлено алгоритм моделювання даного процесу в іонних пучках. Даний алгоритм застосований для дослідження впливу розвиваючоїся поздовжньої мікрохвильової нестійкості на поперечну динаміку часток у потужнострумовому накопичувачі протонів ІЯД РАН. SIMULATION OF A MICROWAVE INSTABILITY ACTION ON THE TRANSVERSE PARTICLE DYNAMICS OF A HIGH INTENSITY ION BEAM IN THE CIRCULAR ACCELERATORS
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15698
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-02T05:42:56Z
publishDate	2010
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Моисеев, В.А. 2011-01-31T15:43:17Z 2011-01-31T15:43:17Z 2010 Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках / В.А. Моисеев // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 2. — С. 101-105. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15698 531.01:621.384.6 При развитии микроволновой продольной неустойчивости в циркулирующих интенсивных пучках возникают регулярные уплотнения в продольной плотности частиц и, как следствие, локальные электрические поля с характерными размерами, меньшими длины циркулирующего сгустка. Результатом являются локальные регулярные изменения распределения частиц по продольному импульсу, что приводит на дисперсионных участках установки к перераспределению частиц в поперечном фазовом пространстве. Представлен алгоритм моделирования данного процесса в ионных пучках. Данный алгоритм применен для исследования влияния развивающейся продольной микроволновой неустойчивости на поперечную динамику частиц в сильноточном накопителе протонов ИЯИ РАН. При розвитку мікрохвильової поздовжньої нестійкості в циркулюючих інтенсивних пучках виникають регулярні ущільнення в поздовжній щільності часток і, як наслідок, локальні електричні поля з характерними розмірами, меншими довжини циркулюючого згустку. Результатом є локальні регулярні зміни розподілу часток по поздовжньому імпульсу, що призводить на дисперсійних ділянках установки до перерозподілу часток у поперечному фазовому просторі. Представлено алгоритм моделювання даного процесу в іонних пучках. Даний алгоритм застосований для дослідження впливу розвиваючоїся поздовжньої мікрохвильової нестійкості на поперечну динаміку часток у потужнострумовому накопичувачі протонів ІЯД РАН. The development of a longitudinal microwave instability for the circulating high intensity ion beams leads to the regular longitudinal particle concentration and to the local electric fields with the characteristic dimensions essentially less then a beam length. It causes the regular rebuilding of a local momentum particle distribution function. As follows particle redistribution in the transverse phase space has taken place for the dispersion accelerator parts. The simulation algorithm is presented for the slow rising microwave instability of a circulating ion beam. This algorithm was applied to study the high intensity beam dynamics for the INR proton storage ring. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Новые методы ускорения, сильноточные пучки Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках Моделювання впливу поздовжньої мікрохвильової нестійкості інтенсивних іонних пучків на поперечну динаміку часток у циклічних установках Simulation of a microwave instability action on the transverse particle dynamics of a high intensity ion beam in the circular accelerators Article published earlier
spellingShingle	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках Моисеев, В.А. Новые методы ускорения, сильноточные пучки
title	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках
title_alt	Моделювання впливу поздовжньої мікрохвильової нестійкості інтенсивних іонних пучків на поперечну динаміку часток у циклічних установках Simulation of a microwave instability action on the transverse particle dynamics of a high intensity ion beam in the circular accelerators
title_full	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках
title_fullStr	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках
title_full_unstemmed	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках
title_short	Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках
title_sort	моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках
topic	Новые методы ускорения, сильноточные пучки
topic_facet	Новые методы ускорения, сильноточные пучки
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15698
work_keys_str_mv	AT moiseevva modelirovanievozdeistviâprodolʹnoimikrovolnovoineustoičivostiintensivnyhionnyhpučkovnapoperečnuûdinamikučasticvcikličeskihustanovkah AT moiseevva modelûvannâvplivupozdovžnʹoímíkrohvilʹovoínestíikostííntensivnihíonnihpučkívnapoperečnudinamíkučastokuciklíčnihustanovkah AT moiseevva simulationofamicrowaveinstabilityactiononthetransverseparticledynamicsofahighintensityionbeaminthecircularaccelerators

Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках

Institution

Similar Items