Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV
The magnetic structure of the base accelerating facility of NSC KIPT with a continuous electron beam with an energy of 400 MeV is described. The accelerator represents a recirculator, which is based on two standard TESLA superconducting accelerating sections, accommodated in two straight sections...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2004 |
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2004
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79294 |
| 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: | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV / A.N. Dovbnya, I.S. Guk, S.G. Kononenko, F.A. Peev, M. van der Wiel, J.I.M. Botman, A.S. Tarasenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 2. — С. 9-11. — Бібліогр.: 4 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859730047809617920 |
|---|---|
| author | Dovbnya, A.N. Guk, I.S. Kononenko, S.G. Peev, F.A. van der Wiel, M. Botman, J.I.M. Tarasenko, A.S. |
| author_facet | Dovbnya, A.N. Guk, I.S. Kononenko, S.G. Peev, F.A. van der Wiel, M. Botman, J.I.M. Tarasenko, A.S. |
| citation_txt | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV / A.N. Dovbnya, I.S. Guk, S.G. Kononenko, F.A. Peev, M. van der Wiel, J.I.M. Botman, A.S. Tarasenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 2. — С. 9-11. — Бібліогр.: 4 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | The magnetic structure of the base accelerating facility of NSC KIPT with a continuous electron beam with an
energy of 400 MeV is described.
The accelerator represents a recirculator, which is based on two standard TESLA superconducting accelerating
sections, accommodated in two straight sections of 5 m long. The energy gain per turn is 2×36,36 MeV.
The magnetic system is based on EUTERPE storage ring magnetic elements. With the use of four spreader magnets and eight EUTERPE bending magnets in arcs, the beam gets an energy about 200 MeV.
In total twenty-four bending magnets ensure that the beam is guided along three turns, with a maximum energy
of 400 MeV.
The calculation of beam focusing in the recirculator is carried out. The focusing and dispersion functions in the
arcs, which are typical for the given installation, are represented.
Modeling of the beam movement in the accelerator has been carried out; the beam parameters during acceleration and on accelerator output have been calculated.
Розглянута магнітооптична структура базової прискорювальної установки ННЦ ХФТІ з безперервним
пучком електронів з енергією 400 МеВ. Прискорювач являє собою рециркулятор на основі двох стандартних
надпровідних секцій TESLA, які розташовані в двох великих прямих відрізках рециркулятора довжиною
5 метрів. Приріст енергії за повний оберт електронів близько 72 МеВ. Магнітооптична система спроектована
з використанням магнітних елементів накопичувача EUTERPE. Ці магніти та чотири нових магніти дадуть
змогу одержати енергію близько 200 МеВ. Двадцять чотири дипольні магніти, які забезпечують три оберта
пучка, дозволять одержати максимальну енергію 400 МеВ. В роботі приведені амплітудні і дисперсійні
функції фокусування на дугах рециркулятора. Проведено моделювання руху пучка в прискорювачі,
обчислені параметри пучка в процесі прискорення і на виході прискорювача.
Рассмотрена магнитооптическая структура базовой ускорительной установки ННЦ ХФТИ с непрерывным пучком электронов энергией 400 МэВ. Ускоритель представляет собой рециркулятор на основе двух
стандартных сверхпроводящих секций TESLA, установленных в двух больших прямолинейных промежутках рециркулятора длиной 5 метров. Прирост энергии за полный оборот составляет около 72 МэВ. Магнитооптическая система спроектирована на основе магнитных элементов накопителя EUTERPE. С использованием этих магнитов и четырёх новых магнитов, пучок набирает энергию около 200 МэВ. Двадцать четыре
дипольных магнита, обеспечивающих поворот пучка на три оборота, позволят получить максимальную
энергию 400 МэВ. Приведены амплитудные и дисперсионные функции фокусировки на дугах рециркулятора. Проведено моделирование движения пучка в ускорителе, рассчитаны параметры пучка в процессе ускорения и на выходе ускорителя.
|
| first_indexed | 2025-12-01T12:59:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
MAGNETIC STRUCTURE OF THE NSC KIPT NUCLEAR-AND-HIGH-
ENERGY-PHYSICS ELECTRON ACCELERATOR AT 400 MeV
A.N. Dovbnya1, I.S. Guk1, S.G. Kononenko1, F.A. Peev1, M. van der Wiel2, J.I.M. Botman2,
A.S. Tarasenko1
1National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology”
Kharkov, 61108, Ukraine
E-mail: guk@kipt.kharkov.ua
2Technische Universiteit Eindhoven
Den Dolech 2, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands
E-mail: J.I.M.Botman@tue.nl
The magnetic structure of the base accelerating facility of NSC KIPT with a continuous electron beam with an
energy of 400 MeV is described.
The accelerator represents a recirculator, which is based on two standard TESLA superconducting accelerating
sections, accommodated in two straight sections of 5 m long. The energy gain per turn is 2×36,36 MeV.
The magnetic system is based on EUTERPE storage ring magnetic elements. With the use of four spreader mag-
nets and eight EUTERPE bending magnets in arcs, the beam gets an energy about 200 MeV.
In total twenty-four bending magnets ensure that the beam is guided along three turns, with a maximum energy
of 400 MeV.
The calculation of beam focusing in the recirculator is carried out. The focusing and dispersion functions in the
arcs, which are typical for the given installation, are represented.
Modeling of the beam movement in the accelerator has been carried out; the beam parameters during accelera-
tion and on accelerator output have been calculated.
PACS: 29.25.Bx
1. INTRODUCTION
The basic principle of the base accelerator facility
development [1] was creating a source of a continuous
electron beam with energy ~400 MeV with minimal ma-
terial and financial expenses. It was achieved by:
1. choice of a scheme of the accelerator with recircu-
lation, i.e. with multiple passage by the beam of the
same superconducting accelerating structure; this essen-
tially reduces capital expenses and operational costs;
2. use of the existing workplace and infrastructure –
these factors appreciably determine the general dimen-
sions of the installation;
3. integration in the magnetic structure of the mag-
netic elements which have been transferred from Eind-
hoven technical university [2].
2. MAGNETIC STRUCTURE OF BASE
ACCELERATING FACILITY
With the purpose of reducing the number of magnet-
ic elements and proceeding from the size of the avail-
able workplace a planar arrangement of magnetic ele-
ments was chosen with four spreader magnets and two
accelerating sections.
In Table 1 the basic parameters of the spreader mag-
nets are given.
In the installation it is supposed to use TESLA su-
perconducting accelerating structures with a frequency
of 1.3 GHz (λ0=23.06 cm). The injection energy in the
recirculator equals 10 MeV.
Table 1: Parameters spreading magnets
Magnet
type
Pole size Gap H-field
strength
I type 50×50 cm2
II type 50×30 cm2 25 mm 0.6 T
For the special case of arcs formed with only spread-
er-magnets, the condition of time synchronism looks
like:
2Sk+lk-(2Sm+lm)=nλ . (1)
Here Si and li are respectively the lengths of curved
and straight sections of i-arc, λ is the wavelength of the
RF-field in the accelerating section.
For a case k-m=1 and n=1 the difference of spreader
magnets bending radii is equal to:
___________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SIENCE AND TECHNOLOGY. 2004. № 2.
Series: Nuclear Physics Investigations (43), p.9-11. 9
mailto:guk@kipt.kharkov.ua
2−
=∆
π
λr . (2)
The energy difference is accordingly:
∆W[MeV]=3B0[T]∗∆r[cm] . (3)
Here В0 is the magnetic field strength in the spreader
magnets. In case В0=0.6 Т (see Table 1) the energy gain
∆W after passage of the accelerating section gives
36.36 MeV, the distance between the axes of the
straight sections is L=593 cm.
In Fig. 1 the bending magnets placing scheme of the
base facility is given.
Fig.1: Lay out of the NSC KIPT base facilit.
In the arcs two types of bending magnets are used:
type A (up to an energy of 191.8 MeV) developed and
made at Technische Universiteit Eindhoven; type B (for
energy 191.8 MeV < W< 410 MeV), which will be pro-
jected specially for the given facility.
In Table 2 the basic parameters of the bending mag-
nets are given.
Table 2: parameters of bending magnets
Magnet type А В
Quantity 8 20
Design C-type, rectan-
gular poles
C-type,
rectangular poles
Pole size 120×480 mm2 120×620 mm2
Effective
length
500 mm 640 mm
Gap 25 mm 25 mm
Magn. field
strength 1.35 T 1.2 T
For beam focusing quadrupole magnets are used [2],
of which the basic parameters are given in Table 3.
Table 3: Quadrupole parameters
Quantity stock -32
is necessary-63
Sizes 310×210×210 mm3
Type rectangular
Effective length 274 mm
Max. gradient ∼15 Т/m
For the chosen arrangement of bending magnets, the
coordinates and lens strengths which provide straight
sections achromaticy and vertical and horizontal beam
sizes of no more than ±8 mm at an initial emittance of ε
~10-6 m*rad and an initial energy spread of ∆E/E~10-4
have been determined with the codes TRANSPORT and
MAD.
In Fig.2,3 and 4 the dispersion and focusing func-
tions are given for the arcs with an energy of
46.36 MeV, 191.8 MeV and 373.6 MeV respectively.
Fig. 2,a
Fig. 3,a
10
10
Fig. 2,b
Fig. 3,b
Fig.4,a (Figure caption for figures 2,a to 4,b)
3. CONCLUSIONS
The results of numerical modeling show, that the
presented magnetic structure takes care of proper pas-
sage of the electron beam which is accelerated up to
410 MeV at a maximum injection beam emittance of ε
~10-6 m⋅rad. The accelerated beam has the following pa-
rameters: Е=410 MeV, e~3⋅10-8 m⋅rad., ∆E/E~3⋅10-5.
1.
2.
Fig. 4,b
REFERENCES
3. I.S. Guk, A.N. Dovbnya, S.G. Kononenko, A.S.
Tarasenko. The choice of a variant of the base ac-
celerating facility NSC KIPT on nuclear physics
and high-energy physics: Preprint KIPT-2003-3.
Kharkov: NSC KIPT, 2003. p.72, /in Russian/.
4. Boling Xi, J.I.M. Botman, C.J. Timmermans,
H.L. Hagedoorn, Design study of storage ring EU-
TERРE, Nucl. Instr. and Meth., B68 (1992), 101.
МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА БАЗОВОЙ УСКОРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ННЦ ХФТИ
___________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SIENCE AND TECHNOLOGY. 2004. № 2.
Series: Nuclear Physics Investigations (43), p.9-11. 11
ПО ЯДЕРНОЙ И ФИЗИКЕ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ НА 400 МЭВ
А.Н.Довбня, И.С.Гук, С.Г.Кононенко, M. van der Wiel, J.I.M. Botman, Ф.А.Пеев, А.С.Тарасенко
Рассмотрена магнитооптическая структура базовой ускорительной установки ННЦ ХФТИ с непрерыв-
ным пучком электронов энергией 400 МэВ. Ускоритель представляет собой рециркулятор на основе двух
стандартных сверхпроводящих секций TESLA, установленных в двух больших прямолинейных промежут-
ках рециркулятора длиной 5 метров. Прирост энергии за полный оборот составляет около 72 МэВ. Магни-
тооптическая система спроектирована на основе магнитных элементов накопителя EUTERPE. С использова-
нием этих магнитов и четырёх новых магнитов, пучок набирает энергию около 200 МэВ. Двадцать четыре
дипольных магнита, обеспечивающих поворот пучка на три оборота, позволят получить максимальную
энергию 400 МэВ. Приведены амплитудные и дисперсионные функции фокусировки на дугах рециркулято-
ра. Проведено моделирование движения пучка в ускорителе, рассчитаны параметры пучка в процессе уско-
рения и на выходе ускорителя.
МАГНІТНА СТРУКТУРА БАЗОВОЇ ПРИСКОРЮВАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ННЦ ХФТІ
ПО ЯДЕРНІЙ ТА ФІЗИЦІ ВИСОКИХ ЕНЕРГІЙ НА 400 МЕВ
А.М.Довбня, І.С.Гук, С.Г.Кононенко, M. van der Wiel, J.I.M. Botman, Ф.А.Пеєв, О.С.Тарасенко
Розглянута магнітооптична структура базової прискорювальної установки ННЦ ХФТІ з безперервним
пучком електронів з енергією 400 МеВ. Прискорювач являє собою рециркулятор на основі двох стандартних
надпровідних секцій TESLA, які розташовані в двох великих прямих відрізках рециркулятора довжиною
5 метрів. Приріст енергії за повний оберт електронів близько 72 МеВ. Магнітооптична система спроектована
з використанням магнітних елементів накопичувача EUTERPE. Ці магніти та чотири нових магніти дадуть
змогу одержати енергію близько 200 МеВ. Двадцять чотири дипольні магніти, які забезпечують три оберта
пучка, дозволять одержати максимальну енергію 400 МеВ. В роботі приведені амплітудні і дисперсійні
функції фокусування на дугах рециркулятора. Проведено моделювання руху пучка в прискорювачі,
обчислені параметри пучка в процесі прискорення і на виході прискорювача.
12
12
E-mail: guk@kipt.kharkov.ua
Den Dolech 2, P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands
E-mail: J.I.M.Botman@tue.nl
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79294 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-01T12:59:38Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Dovbnya, A.N. Guk, I.S. Kononenko, S.G. Peev, F.A. van der Wiel, M. Botman, J.I.M. Tarasenko, A.S. 2015-03-30T10:05:49Z 2015-03-30T10:05:49Z 2004 Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV / A.N. Dovbnya, I.S. Guk, S.G. Kononenko, F.A. Peev, M. van der Wiel, J.I.M. Botman, A.S. Tarasenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 2. — С. 9-11. — Бібліогр.: 4 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 29.25.Bx https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79294 The magnetic structure of the base accelerating facility of NSC KIPT with a continuous electron beam with an energy of 400 MeV is described. The accelerator represents a recirculator, which is based on two standard TESLA superconducting accelerating sections, accommodated in two straight sections of 5 m long. The energy gain per turn is 2×36,36 MeV. The magnetic system is based on EUTERPE storage ring magnetic elements. With the use of four spreader magnets and eight EUTERPE bending magnets in arcs, the beam gets an energy about 200 MeV. In total twenty-four bending magnets ensure that the beam is guided along three turns, with a maximum energy of 400 MeV. The calculation of beam focusing in the recirculator is carried out. The focusing and dispersion functions in the arcs, which are typical for the given installation, are represented. Modeling of the beam movement in the accelerator has been carried out; the beam parameters during acceleration and on accelerator output have been calculated. Розглянута магнітооптична структура базової прискорювальної установки ННЦ ХФТІ з безперервним пучком електронів з енергією 400 МеВ. Прискорювач являє собою рециркулятор на основі двох стандартних надпровідних секцій TESLA, які розташовані в двох великих прямих відрізках рециркулятора довжиною 5 метрів. Приріст енергії за повний оберт електронів близько 72 МеВ. Магнітооптична система спроектована з використанням магнітних елементів накопичувача EUTERPE. Ці магніти та чотири нових магніти дадуть змогу одержати енергію близько 200 МеВ. Двадцять чотири дипольні магніти, які забезпечують три оберта пучка, дозволять одержати максимальну енергію 400 МеВ. В роботі приведені амплітудні і дисперсійні функції фокусування на дугах рециркулятора. Проведено моделювання руху пучка в прискорювачі, обчислені параметри пучка в процесі прискорення і на виході прискорювача. Рассмотрена магнитооптическая структура базовой ускорительной установки ННЦ ХФТИ с непрерывным пучком электронов энергией 400 МэВ. Ускоритель представляет собой рециркулятор на основе двух стандартных сверхпроводящих секций TESLA, установленных в двух больших прямолинейных промежутках рециркулятора длиной 5 метров. Прирост энергии за полный оборот составляет около 72 МэВ. Магнитооптическая система спроектирована на основе магнитных элементов накопителя EUTERPE. С использованием этих магнитов и четырёх новых магнитов, пучок набирает энергию около 200 МэВ. Двадцать четыре дипольных магнита, обеспечивающих поворот пучка на три оборота, позволят получить максимальную энергию 400 МэВ. Приведены амплитудные и дисперсионные функции фокусировки на дугах рециркулятора. Проведено моделирование движения пучка в ускорителе, рассчитаны параметры пучка в процессе ускорения и на выходе ускорителя. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Состояние действующих и проекты новых ускорителей Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV Магнітна структура базової прискорювальної установки ННЦ ХФТІ по ядерній та фізиці високих енергій на 400 МЕВ Магнитная структура базовой ускорительной установки ННЦ ХФТИ по ядерной и физике высоких энергий на 400 МЭВ Article published earlier |
| spellingShingle | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV Dovbnya, A.N. Guk, I.S. Kononenko, S.G. Peev, F.A. van der Wiel, M. Botman, J.I.M. Tarasenko, A.S. Состояние действующих и проекты новых ускорителей |
| title | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV |
| title_alt | Магнітна структура базової прискорювальної установки ННЦ ХФТІ по ядерній та фізиці високих енергій на 400 МЕВ Магнитная структура базовой ускорительной установки ННЦ ХФТИ по ядерной и физике высоких энергий на 400 МЭВ |
| title_full | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV |
| title_fullStr | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV |
| title_full_unstemmed | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV |
| title_short | Magnetic structure of the NSC KIPT nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 MeV |
| title_sort | magnetic structure of the nsc kipt nuclear-and-highenergy-physics electron accelerator at 400 mev |
| topic | Состояние действующих и проекты новых ускорителей |
| topic_facet | Состояние действующих и проекты новых ускорителей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79294 |
| work_keys_str_mv | AT dovbnyaan magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT gukis magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT kononenkosg magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT peevfa magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT vanderwielm magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT botmanjim magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT tarasenkoas magneticstructureofthensckiptnuclearandhighenergyphysicselectronacceleratorat400mev AT dovbnyaan magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT gukis magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT kononenkosg magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT peevfa magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT vanderwielm magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT botmanjim magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT tarasenkoas magnítnastrukturabazovoípriskorûvalʹnoíustanovkinnchftípoâderníitafízicívisokihenergíina400mev AT dovbnyaan magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév AT gukis magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév AT kononenkosg magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév AT peevfa magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév AT vanderwielm magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév AT botmanjim magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév AT tarasenkoas magnitnaâstrukturabazovoiuskoritelʹnoiustanovkinnchftipoâdernoiifizikevysokihénergiina400mév |