Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 1999 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
1999
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79566 |
| 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: | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов / В.П. Андросов, Е.В. Буляк, П.И. Гладких, В.М. Деняк, А.Н. Довбня, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов, В.П. Козин, С.Г. Кононенко, В.И. Лапшин, В.В. Марков, Н.И. Мочешников, А.О. Мыцыков, Ф.А. Пеев, П.В. Сорокин, А.С. Тарасенко, Ю.Н. Телегин, А.А. Щербаков // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 68-70. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860159694766604288 |
|---|---|
| author | Андросов, В.П. Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Деняк, В.М. Довбня, А.Н. Зелинский, А.Ю. Карнаухов, И.М. Козин, В.П. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Марков, В.В. Мочешников, Н.И. Мыцыков, А.О. Пеев, Ф.А. Сорокин, П.В. Тарасенко, А.С. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. |
| author_facet | Андросов, В.П. Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Деняк, В.М. Довбня, А.Н. Зелинский, А.Ю. Карнаухов, И.М. Козин, В.П. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Марков, В.В. Мочешников, Н.И. Мыцыков, А.О. Пеев, Ф.А. Сорокин, П.В. Тарасенко, А.С. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. |
| citation_txt | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов / В.П. Андросов, Е.В. Буляк, П.И. Гладких, В.М. Деняк, А.Н. Довбня, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов, В.П. Козин, С.Г. Кононенко, В.И. Лапшин, В.В. Марков, Н.И. Мочешников, А.О. Мыцыков, Ф.А. Пеев, П.В. Сорокин, А.С. Тарасенко, Ю.Н. Телегин, А.А. Щербаков // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 68-70. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| first_indexed | 2025-12-07T17:54:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Р а з д е л ч е т в е р т ы й
Т Е Х Н И К А У С К О Р Е Н И Я Э Л Е К Т Р О Н О В
УДК 539.172
Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и
прикладных исследований с использованием пучков синхротронного
излучения и квазинепрерывного пучка электронов
В.П.Андросов, Е.В.Буляк, П.И.Гладких, В.М.Деняк, А.Н.Довбня, А.Ю.Зелинский,
И.М.Карнаухов, В.П.Козин, С.Г.Кононенко, В.И.Лапшин, В.В.Марков, Н.И.Мочешников,
А.О.Мыцыков, Ф.А.Пеев, П.В.Сорокин, А.С.Тарасенко, Ю.Н.Телегин, А.А.Щербаков
ИФВЭЯФ ННЦ ХФТИ, г. Харьков
1. ВВЕДЕНИЕ
Сооружение накопительного кольца на выходе
существующего в ННЦ ХФТИ линейного ускорителя
электронов ЛУЭ-2000 и создание многоцелевого
ускорительно-накопительного комплекса (УНК)
позволит получать пучки синхротронного излучения
(СИ) и квазинепрерывные пучки электронов для
фундаментальных и прикладных исследований.
СИ, генерируемое электронами или позитронами
высокой энергии, имеет уникальные свойства:
• очень высокая интенсивность и хорошая естест-
венная коллимация, обеспечивающие яркость
излучения на много порядков выше, чем
традиционные источники;
• непрерывный спектр излучения - от инфракрас-
ного до жесткого рентгеновского;
• высокая степень поляризации излучения в плос-
кости орбиты частиц;
• импульсная временная структура излучения.
Эти достоинства СИ сделали его основным
инструментом в проведении научных исследований
при решении многих задач по медицине, рент-
геновской микроскопии и дифрактометрии, EXAFS-
спектрометрии, рентгеновской голографии, рентге-
новской литографии.
Изучение электромагнитных взаимодействий ядер -
одно из главных направлений экспериментальных
исследований, проводимых на протяжении несколь-
ких десятилетий на существующих в ННЦ ХФТИ
электронных ускорителях. Однако, низкий коэф-
фициент заполнения пучка накладывает принци-
пиальные ограничения на возможности проведения
экспериментов, где необходимы высокая статис-
тическая точность ∼10-5÷10-6, полная идентификация
каналов исследуемых реакций и др. Эффективность
таких экспериментов, выполненных в режиме
совпадений, с запуском УНК возрастет пропор-
ционально коэффициенту заполнения.
С запуском УНК открываются уникальные воз-
можности для проведения поляризационных экспе-
риментов. В ХФТИ имеются поляризованные ядерные
мишени, пучки линейно поляризованных γ-квантов.
Разработаны источник поляризованных электронов и
поляриметры, развиты методики поляризационных
экспериментов. Таким образом, создание УНК может
вывести ННЦ ХФТИ в ряд ведущих мировых центров
в области промежуточных энергий.
Совмещение на одном накопительном кольце двух
режимов работы - источника СИ и источника непре-
рывного пучка электронов - проблема нетривиальная.
Одним из основных параметров источника СИ явля-
ется его спектральная яркость. Чтобы сделать источ-
ник ярким, необходимо в месте излучения сфоку-
сировать пучок в малом фазовом объеме, иными
словами, необходимо уменьшать радиационный эмит-
танс, устанавливающийся вследствие баланса зату-
хания колебаний из-за потерь на СИ и их раскачки из-
за квантового характера СИ. Это обеспечивается спе-
циальным выбором структуры фокусировки, позволя-
ющей получить сильное затухание колебаний пучка в
накопителе.
Жесткая фокусировка требует установки сильных
фокусирующих устройств, вследствие чего хромати-
ческие аберрации таких систем велики. В цикличес-
ких ускорителях их мерилом является естественная
хроматичность кольца, и в специализированных
источниках СИ она составляет несколько десятков.
Для получения устойчивого движения частиц
естественную хроматичность необходимо компенси-
ровать, что обычно осуществляется введением
секступольных полей. Эти поля, в свою очередь,
вызывают возникновение нелинейных резонансов
связи, уменьшающих область устойчивого движения
частиц - динамическую апертуру кольца. Проблема
получения динамической апертуры кольца,
превышающей (или, во всяком случае, не сильно
68
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ 1999, № 1
СЕРИЯ: ЯДЕРНО−ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (33).
уступающей) физическую, является одной из
основных при проектировании источника СИ.Чтобы
решить эти проблемы, необходимы достаточно
масштабные установки с периметром порядка 100
м/ГэВ с высокой степенью симметрии - большим
числом суперпериодов. Это классическая схема
современного источника СИ.
С точки зрения получения непрерывного пучка
электронов с использованием резонансного медлен-
ного вывода, затухание колебаний в плоскости
вывода, наоборот, должно быть минимальным. В
противном случае, параметры выведенного пучка
будут плохими и, более того, сам медленный вывод
может стать невозможным.
Объединить на одном накопительном кольце
задачи получения фотонного и электронного пучков с
хорошими параметрами можно лишь при условии,
что максимальная энергия выведенного пучка
намного меньше максимальной энергии накопленного
пучка в режиме источника СИ.
2. ВЫБОР СТРУКТУРЫ ФОКУСИРОВКИ
НАКОПИТЕЛЬНОГО КОЛЬЦА
С учетом приведенных выше соображений в ННЦ
ХФТИ начаты работы по проектированию накопи-
тельного кольца на выходе ЛУЭ-2000 с максимальной
энергией накопленного пучка в режиме источника СИ
(ИСИ), равной 2 ГэВ, и максимальной энергией
выведенного пучка в режиме источника квази-
непрерывного пучка электронов (НР), равной 500
МэВ.
Выбор структуры комплекса проводился с учетом
существующего оборудования, зданий и
сооружений ускорителя ЛУЭ-2000 и с учетом требо-
ваний получения прецизионных параметров
электронных и фотонных пучков, экономической
эффективности, малых затрат на разработку и
сооружение комплекса. Накопительное кольцо
предполагается разместить в существующем зале
спектрометра СП-103, что позволит значительно
снизить стоимость всего проекта, т.к. на первом этапе
практически исключается капитальное строительство.
На основе проведеных расчетов режимов источ-
ника СИ высокой спектральной яркости и источника
квазинепрерывного пучка электронов с высоким
коэффициентом заполнения предложена структура
накопительного кольца, приведенная на рис. 1.
Накопительное кольцо представляет собой двух-
суперпериодный рейстрек со структурой поворотных
участков, оптимизированной для получения мини-
мального радиационного эмиттанса, определяющего
яркость источника СИ. Амплитудные и диспер-
сионная функции одного суперпериода фокусировки
приведены на рис. 2, а основные параметры накопи-
теля для двух режимов его работы приведены в
таблице. Для реализации медленного вывода
предполагается использовать параметрический
резонанс горизонтальных колебаний 2Qx=13. На
рис. 3 приведено сравнение накопителя УНК с
проектируемой установкой SOLEIL (Франция) [1] как
источника СИ. Из рисунка видно, что по параметрам
фотонного пучка накопитель УНК находится на
уровне современных специализированых источников
СИ.
Рис. 1. Схема размещения накопительного кольца в зале спектрометра СП-103.
69
0 10 20 30 40 50
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
S, m
3
21
β
x,z
, η
x
*10, m
Рис. 2. Амплитудные радиальная (1) и вертикальная (2) и дисперсионная (3) функции одного суперпериода для
режима источника СИ.
Основные физические параметры накопительного
кольца для двух режимов работы.
Параметр Режим
ИСИ
Режим
НР
Энергия инжекции, ГэВ 0.3-0.5
Максимальная энергия, ГэВ 2 0.5
Периметр, м 90.88
Частоты колебаний
горизонтальных xQ 7.20 6.46
вертикальных zQ 4.26 4.40
Естественная хроматичность
горизонтальная ζx -12.3 -10.8
вертикальная ζz -7.9 -8.7
Времена затухания на
максим. энергии, мсек
горизонтальных τx 2.0 103
вертикальных τz 3.73 240
синхротронных τs 3.26 358
Амплитуда ускоряющего
напряжения, МВ
1.6 0.2
Частота ВЧ-питания, МГц 699.3 699.3
Кратность 212 212
Коэф. упаковки орбит 0.011 0.017
10-3 10-2 10-1 100 101 102 103
1010
1011
1012
1013
1014
3
keV
21
photons/s/mrad 2/0.1% BWFlux,
ε ph,
Рис. 3. Спектральный поток фотонов СИ из
поворотного магнита (1) и вигглера с полем 7.5 Тл
(2) в УНК и из поворотного магнита SOLEIL (3).
3. ВЫВОДЫ
На фотонном и электронном пучках
накопительного кольца УНК можно будет прово-
дить практически все из перечисленных выше
экспериментов. В настоящее время разраба-
тывается конструкторская документация на
системы УНК и создаются стенды для
паспортизации оборудования.
Литература
1. M.P.Level et al. New Specifications for the
SOLEIL Project. Proc.of hte PAC-95
Статья поступила: в редакцию 25 мая 1998 г.,
в издательство 3 июня 1998 г.
70
Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов
1. ВВЕДЕНИЕ
2. Выбор структуры фокусировки накопительного кольца
3. ВЫВОДЫ
Литература
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79566 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:54:13Z |
| publishDate | 1999 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Андросов, В.П. Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Деняк, В.М. Довбня, А.Н. Зелинский, А.Ю. Карнаухов, И.М. Козин, В.П. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Марков, В.В. Мочешников, Н.И. Мыцыков, А.О. Пеев, Ф.А. Сорокин, П.В. Тарасенко, А.С. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. 2015-04-03T12:18:16Z 2015-04-03T12:18:16Z 1999 Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов / В.П. Андросов, Е.В. Буляк, П.И. Гладких, В.М. Деняк, А.Н. Довбня, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов, В.П. Козин, С.Г. Кононенко, В.И. Лапшин, В.В. Марков, Н.И. Мочешников, А.О. Мыцыков, Ф.А. Пеев, П.В. Сорокин, А.С. Тарасенко, Ю.Н. Телегин, А.А. Щербаков // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 68-70. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79566 539.172 ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Техника ускорения электронов Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов Article published earlier |
| spellingShingle | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов Андросов, В.П. Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Деняк, В.М. Довбня, А.Н. Зелинский, А.Ю. Карнаухов, И.М. Козин, В.П. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Марков, В.В. Мочешников, Н.И. Мыцыков, А.О. Пеев, Ф.А. Сорокин, П.В. Тарасенко, А.С. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. Техника ускорения электронов |
| title | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов |
| title_full | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов |
| title_fullStr | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов |
| title_full_unstemmed | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов |
| title_short | Ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов |
| title_sort | ускорительно-накопительный комплекс для фундаментальных и прикладных исследований с использованием пучков синхротронного излучения и квазинепрерывного пучка электронов |
| topic | Техника ускорения электронов |
| topic_facet | Техника ускорения электронов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79566 |
| work_keys_str_mv | AT androsovvp uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT bulâkev uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT gladkihpi uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT denâkvm uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT dovbnâan uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT zelinskiiaû uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT karnauhovim uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT kozinvp uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT kononenkosg uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT lapšinvi uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT markovvv uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT močešnikovni uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT mycykovao uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT peevfa uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT sorokinpv uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT tarasenkoas uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT teleginûn uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov AT ŝerbakovaa uskoritelʹnonakopitelʹnyikompleksdlâfundamentalʹnyhiprikladnyhissledovaniisispolʹzovaniempučkovsinhrotronnogoizlučeniâikvazinepreryvnogopučkaélektronov |