Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния
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/123456789/79575 |
| 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: | Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния /Е.В. Буляк, П.И. Гладких, И.М. Карнаухов, С.Г. Кононенко, В.И. Лапшин, A.О. Мыцыков, Ю.Н. Телегин, А.А. Щербаков, А.Ю. Зелинский // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 35-37. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79575 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Карнаухов, И.М. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Мыцыков, A.О. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. Зелинский, А.Ю. 2015-04-03T12:35:08Z 2015-04-03T12:35:08Z 1999 Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния /Е.В. Буляк, П.И. Гладких, И.М. Карнаухов, С.Г. Кононенко, В.И. Лапшин, A.О. Мыцыков, Ю.Н. Телегин, А.А. Щербаков, А.Ю. Зелинский // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 35-37. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79575 539.172 ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Методика эксперимента Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния |
| spellingShingle |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Карнаухов, И.М. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Мыцыков, A.О. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. Зелинский, А.Ю. Методика эксперимента |
| title_short |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния |
| title_full |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния |
| title_fullStr |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния |
| title_full_unstemmed |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния |
| title_sort |
источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния |
| author |
Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Карнаухов, И.М. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Мыцыков, A.О. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. Зелинский, А.Ю. |
| author_facet |
Буляк, Е.В. Гладких, П.И. Карнаухов, И.М. Кононенко, С.Г. Лапшин, В.И. Мыцыков, A.О. Телегин, Ю.Н. Щербаков, А.А. Зелинский, А.Ю. |
| topic |
Методика эксперимента |
| topic_facet |
Методика эксперимента |
| publishDate |
1999 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79575 |
| citation_txt |
Источник гамма излучения для научных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния /Е.В. Буляк, П.И. Гладких, И.М. Карнаухов, С.Г. Кононенко, В.И. Лапшин, A.О. Мыцыков, Ю.Н. Телегин, А.А. Щербаков, А.Ю. Зелинский // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 35-37. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bulâkev istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT gladkihpi istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT karnauhovim istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT kononenkosg istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT lapšinvi istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT mycykovao istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT teleginûn istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT ŝerbakovaa istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ AT zelinskiiaû istočnikgammaizlučeniâdlânaučnyhitehnologičeskihceleinaosnoveobratnogokomptonovskogorasseâniâ |
| first_indexed |
2025-11-26T09:33:57Z |
| last_indexed |
2025-11-26T09:33:57Z |
| _version_ |
1850619556995792896 |
| fulltext |
УДК 539.172
lИсточник гамма излучения для нaучных и технологических целей на
основе обратного комптоновского рассеяния
Е.В.Буляк, П.И.Гладких, И.М.Карнаухов, С.Г.Кононенко, В.И.Лапшин, A.О.Мыцыков,
Ю.Н.Телегин, А.А.Щербаков, А. Ю.Зелинский
ИФВЭЯФ ННЦ ХФТИ, г. Харьков
l1. ВВЕДЕНИЕ
Обратное рассеяние фотонов релятивистским
электронным пучком (обратное комптоновское рассе-
яние) приводит к существенному увеличению энергии
фотонов. Однако, использование этого процесса для
генерации пучков жестких гамма-квантов является
чрезвычайно малоэффективным из-за малого сечения
парного электрон-фотонного рассеяния.
В 1996 году В. Тельнов предложил механизм, поз-
воляющий существенно увеличить эффективность
таких источников [1]. В процессе обратного рассеяния
фотонов на релятивистских электронах происходит
значительная потеря энергии электронов (до 90 % при
энергии электронного пучка Е0=6 ГэВ), при этом
поперечный фазовый объем (эмиттанс) почти не
меняется. Это приводит к многократному уменьше-
нию приведенного эмиттанса в однократном процессе
рассеяния. Для реализации этого эффекта необходим
мощный когерентный источник фотонов (лазер) и
создание специальных условий в области взаимо-
действия электронного и фотонного пучков.
Из-за сильной зависимости от энергии (∼γ2) потерь
энергии электронов в процессе обратного комп-
тоновского рассеяния этот метод охлаждения элек-
тронных пучков практически неприменим при малых
энергиях. Huang, Ruth [2] предложили модифици-
ровать метод Тельнова для охлаждения электронных
пучков в диапазоне энергий от нескольких десятков
до нескольких сот МэВ. В этом методе быстрое охла-
ждение электронного пучка в накопительном кольце
осуществляется в процессе многократного взаимо-
действия циркулирующего пучка с интенсивным
лазерным импульсом, запасенным в высокодобротном
Фабри-Перо резонаторе.
Несмотря на простоту идей по созданию
комптоновского источника, сам процесс лазерного
охлаждения циркулирующих пучков является мало-
исследованным. С целью получения данных об осо-
бенностях этого процесса, в ННЦ ХФТИ начаты рабо-
ты по проектированию модели комптоновского
источника.
l2. СТРУКТУРА ФОКУСИРОВКИ
НАКОПИТЕЛЬНОГО КОЛЬЦА
Предложенная в [2] схема генерации фотонных
пучков, требующая энергии электронов 10…100 МэВ,
может быть реализована на имеющемся в ННЦ ХФТИ
электронном накопителе Н-100 [3]. На этой установке
проводились исследования по динамике интенсивных
пучков в накопителях, что позволило довести ток
накопленного пучка до 3.5 А в диапазоне энергий
50..160 МэВ, проводились исследования на пучках
синхротронного излучения в видимой и ВУФ облас-
тях спектра. Предлагается реконструировать Н-100 с
целью обеспечения максимальной плотности пучка в
области взаимодействия циркулирующего пучка с
фотонами. С целью ускорения и удешевления экспе-
риментов будут использованы в максимальной степе-
ни существующие магниты и другое электро-
магнитное оборудование.
Основным требованием к структуре фокусировки
такого накопительного кольца является наличие места
встречи с минимальными значениями амплитудных
функций и возможность удержания в нем пучка с
большим энергетическим разбросом и малыми
продольными размерами. Реализация таких условий
позволяет получить в месте взаимодействия
электронный пучок высокой плотности, и, как след-
ствие, увеличить выход фотонов обратного комп-
тоновского рассеяния.
Нами проведены предварительные расчеты по
выбору структуры фокусировки такого кольца. Его
структура и амплитудные и дисперсионная функции
приведены на рис.1, а основные параметры кольца
приведены в табл.1. Накопитель представляет собой
двухсуперпериодный рейстрек на основе сущест-
вующих поворотных магнитов с местом встречи в
центре длинного прямолинейного промежутка. Длин-
ные прямолинейные промежутки используются для
инжекции пучка и установки ускоряющих структур.
Для компенсации естественной хроматичности кольца
будут использованы секступольные поля, созда-
ваемые в поворотных магнитах и квадрупольной
линзе, расположенной в дисперсионном участке.
Малые значения амплитудных функций в месте
взаимодействия электронного и лазерного пучков
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ 1999, № 1.
СЕРИЯ: ЯДЕРНО−ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (33). 35
вызывают необходимость жесткой фокусировки
электронного пучка и естественная хроматичность
кольца оказывается достаточно высокой. Для ее
компенсации необходимо введение сильных сек-
ступольных полей. Эти поля приводят к возник-
новению нелинейных резонансов связи, уменьша-
ющих область устойчивого движения электронов в
накопителе-динамическую апертуру кольца. Эти
эффекты ограничивают предельно достижимые
амплитудные функции в месте встречи. Нами прове-
дены численные расчеты динамической апертуры
предлагаемого накопительного кольца. На рис. 2
приведены результаты моделирования динамической
апертуры при установившемся энергетическом
разбросе пучка ±2 %, что примерно равно
энергетическому разбросу пучка при взаимодействии
с фотонным на энергии Е=60 МэВ [2]. Из рисунка
видно, что размеры динамической апертуры намного
превосходят ожидаемые размеры электронного пучка
в месте встречи (десятки микрометров). Размеры
динамической апертуры по кольцу достаточны для
осуществления инжекции.
Основные физические параметры накопительного
кольца
ПАРАМЕТР ЗНАЧЕНИЕ
Диапазон энергий, MэВ 10-100
Приведенный радиус кольца, м 2.442
Частота радиальных и
вертикальных бетатронных
колебаний
3.264, 2.230
Коэффициент уплотнения орбит 0.077
Естественная хроматичность
кольца ξx, ξz
-5.6, -7.0
Длина магнита, м 0.7854
Угол поворота магнита, град 90
Показатель спада поля в магнитах 0.300
Частота ВЧ подпитки, МГц 700
Амплитуда ВЧ, МВ 0.800
RF аксептанс, % (Е=100 МэВ) 4.6
Частота синхротронных колебаний
(Е=100 МэВ)
0.056
Длина электронного сгустка при
установившемся энерге−тическом
разбросе 2 %, см
6.7
Значения амплитудных функций в
месте взаимодей−ствия с лазерным
пучком, см
7.0, 6.5
0 2 4 6 8
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
β
x,z
, η
x
*5, m
3
2
1
BM
QF
QD S, m
Рис.1. Радиальная (1) и вертикальная (2) амплитудные и дисперсионная (3) функции на одном суперпериоде.
BM-поворотные магниты, QF,QD-фокусирующие и дефокусирующие по радису квадруполи.
36
Z, м
.00640 +. . . ... . . ... . . ... . . ..+
!.X X X.XX X. X X X XX XX.!
!X XX .XX X X X XX . X X .!
!.XX X X.XX XXX. X .XXXXXX .!
!X X . X X XX.XX .X X X X.!
!XX X X.X X XXXX XX XXXX X X .!
!. X X XX XX X XX XXX .X .!
.00320 +XXXXX X.XXX$XXX.. X XX...X. XX..+
!X X XXX $ $ $$$ X X X X .!
!X XXX X$ $ $X$$$XX$.XX X .!
!. XX $X$ $$$ $$$$X$$$$XXX .!
!. X$X$ $ $$$$$$$ X$X X .!
!XXXXX$$X$$$$$$$$ $$$ $$$ X X.!
!. X X$$X$$$$$$$$$ $ $ $.X XX X .!
!.XXX X $$$$$$$$$$X$ $$$.$XX XX .!
.00000 +X .XX $.$$X$$$$$.$$$$$X$$XXX. ..+
!XX XXX$$ $$$$$$$$$$$$$$$XXX XXX.!
!. XX $$X$$$$$$$$$$$$$$XX XX .!
!. X X$ $$$$ X$$$$ X$.XXX .!
!. X $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ X X X.!
!XX XXX .$ $$$$$$$$$ $ $$ X X X .!
!. XXXX$.$ $$$$$ $$$ X$$$ XXX .!
!X X .$$$ $$$$$$ $$$$XXX X X.!
-.00320 +X . XXX$.$$$$$.$$$$$. $X. . .XX.+
!XXXX XX. $$$.$$$$X X. X .!
!XXX XXX. XX$$X$ $$ X XXX XX X.!
!XXX XXX. XXXXX .XXX XXX. X X .!
!. X XX XX X .X X XXX X X.!
!XXX X XX X XXX.X XXXX . XX XX.!
!XX X X XXX X. X X. X X .!
!X .XX X .XXX XXXX XX XX.!
-.00640 +.XX .X..X XXX XXXXXXX XXXXXX.XX.+
!+------+-------+-------+-------+! X, м
-.00640 -.00320 .00000 .00320 .00640
Рис. 2. Динамическая апертура накопителя в месте встречи. $-вращающиеся частицы, X-погибшие. Энергия
накопленного пучка 100 МэВ, установившийся энергетический разброс ±2 %, число частиц 999, число
оборотов 500.
l3. ВЫВОДЫ
Проведенные предварительные расчеты дина-
мики малоинтенсивного пучка показывают, что
предлагаемое накопительное кольцо может быть
использовано для исследований процессов лазер-
ного охлаждения и генерации жестких γ-квантов на
основе обратного комптоновского рассеяния.
Окончательный выбор параметров кольца может
быть проведен после изучения коллективных эф-
фектов в интенсивном электронном пучке с учетом
его взаимодействия с фотонным.
Авторы искренне благодарны академику НАН
Украины Я.Б.Файнбергу за ценные обсуждения
вопросов взаимодействия элек−тронных пучков с
мощным лазерным импульсом, которые стиму-
лировали проведение данной работы.
lЛитература
1. V.Telnov. Laser cooling of electron beams for
linear colliders, SLAC-PUB NSF-ITP-96-
142 (1996).
2. Huang, R.D.Ruth. Laser-Electron Storage Ring,
SLAC--PUB--7556 (1997).
3. Ю.Н. Григорьев, И.А. Гришаев, и др.
Накопитель электронов с энергией 100 МэВ,
А.Э., 23,6, 1967 с.531-536.
Статья поступила: в редакцию 25 мая 1998 г.,
в издательство 3 июня 1998 г.
37
Источник гамма излучения для нaучных и технологических целей на основе обратного комптоновского рассеяния
1. ВВЕДЕНИЕ
2. структура фокусировки накопительного кольца
3. Выводы
Литература
|