Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка

Методом компьютерного моделирования исследуется влияние условий продольной группировки протонного пучка в линейном резонансном ускорителе на рост поперечного эмиттанса при ускорении от 0.1 до 3 МэВ протонного пучка с током до 0.3 А. Рабочая частота ускорителя 350 МГц. Для поперечной фокусировки про...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Вопросы атомной науки и техники
Дата:	2004
Автори:	Иванов, Б.И., Шулика, Н.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2004
Теми:	Динамика пучков ионов
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80456
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка / Б.И. Иванов, Н.Г. Шулика // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 4. — С. 133-138. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859980602155991040
author	Иванов, Б.И. Шулика, Н.Г.
author_facet	Иванов, Б.И. Шулика, Н.Г.
citation_txt	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка / Б.И. Иванов, Н.Г. Шулика // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 4. — С. 133-138. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Методом компьютерного моделирования исследуется влияние условий продольной группировки протонного пучка в линейном резонансном ускорителе на рост поперечного эмиттанса при ускорении от 0.1 до 3 МэВ протонного пучка с током до 0.3 А. Рабочая частота ускорителя 350 МГц. Для поперечной фокусировки протонов используется электронный пучок с током 85 А и энергией 100 кэВ во внешнем магнитном поле. Определены условия формирования и ускорения протонного пучка с током 100 мА, при которых поперечный эмиттанс на выходе ускорителя составляет 0.40 мм⋅мрад при начальном эмиттансе 0.32 мм⋅мрад. Коэффициент захвата протонов в ускорение достигает 99%. Методом комп'ютерного моделювання досліджується вплив умов поздовжнього групування протонного пучка в лінійному резонансному прискорювачі на ріст поперечного емітансу при прискоренні від 0.1 до 3 МеВ протонного пучка зі струмом до 0.3 А. Робоча частота прискорювача 350 МГц. Для поперечного фокусування протонів використовується електронний пучок зі струмом 85 А й енергією 100 кеВ у зовнішньому магнітному полі. Визначено умови формування і прискорення протонного пучка зі струмом 100 мА, при яких поперечний емітанс на виході прискорювача складає 0.40 мм⋅мрад при початковому емітансі 0.32 мм⋅мрад. Коефіцієнт захоплення протонів у прискорення досягає 99%. In this work it is simulated some influence of longitrdinal proton beam bunching in resonance linear accelerator upon transverse emittance increasing in case of acceleration from 100 keV up to 3 MeV of proton beam with current up to 300 mA. The accelerator work frequemcy is 350 MGz. An electron beam with 85 A current and 100 keV energy is used for ion transverse focusing. At the accelerator entrance an emittance about 0.40 mm⋅mrad had been obtained, in case of initial emittance 0.32 mm⋅mrad and proton current 100 mA. The efficiency of proton capture to the acceleration process has been calculated as up to 99%.
first_indexed	2025-12-07T16:25:51Z
format	Article
fulltext	УДК 621.384 ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ ФОКУСИРОВКИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПО- ПЕРЕЧНОГО ЭМИТТАНСА В ПРОЦЕССЕ УСКОРЕНИЯ СИЛЬНО- ТОЧНОГО ПРОТОННОГО ПУЧКА Б.И. Иванов, Н.Г. Шулика ННЦ ХФТИ, 61108, Харьков, ул. Академическая, 1, Украина Методом компьютерного моделирования исследуется влияние условий продольной группировки протонно- го пучка в линейном резонансном ускорителе на рост поперечного эмиттанса при ускорении от 0.1 до 3 МэВ протонного пучка с током до 0.3 А. Рабочая частота ускорителя 350 МГц. Для поперечной фокусировки прото- нов используется электронный пучок с током 85 А и энергией 100 кэВ во внешнем магнитном поле. Определе- ны условия формирования и ускорения протонного пучка с током 100 мА, при которых поперечный эмиттанс на выходе ускорителя составляет 0.40 мм⋅мрад при начальном эмиттансе 0.32 мм⋅мрад. Коэффициент захвата протонов в ускорение достигает 99%. 1. ВВЕДЕНИЕ В настоящее время во всех сооружаемых мощ- ных линейных ускорителях ионов применяется на- чальная часть ускорителя на основе пространствен- но-однородной квадрупольной фокусировки [1]. Ее особенности достаточно хорошо изучены, и весь предыдущий опыт работы с ускорителями на этой основе использован при разработке и сооружении в Лос-Аламосе ускорителя LEDA [2], работающего на частоте 350 МГц в непрерывном режиме с током протонного пучка 100 мА. Следует, однако, отме- тить, что сооружение RFQ ускорителей требует вы- сокой технической оснащенности, большого опыта и значительных затрат [1]. В связи с этим нам пред- ставляется целесообразным рассмотреть линейный протонный ускоритель с фокусировкой электронным пучком с параметрами, сопоставимыми с [2]. 2. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ В основном структура канала с частотой 350 МГц подобна таковой с частотой 152.5 МГц (см. [3]). Канал состоит из двух секций. В первой секции содержится 128 периодов ускорения, во второй 92. Длина первой секции 1.025 м, энергия на выходе 423 кэВ, длина второй секции 2.014 м, энергия на выходе 3.0 МэВ. Средний темп ускорения в первой секции составляет 0.31 МэВ/м, во второй 1.28 МэВ/м. ВЧ напряжение на зазорах изменяется ступенями от 4.8 кВ на входе до 52.8 кВ на выходе. Влияние условий продольной фокусировки на из- менение поперечного эмиттанса при формировании и ускорении протонного пучка исследовалось мето- дом компьютерного моделирования. Подробно эта методика описана в [3]. Приведенные ниже ре- зультаты относятся к случаю, когда для поперечной фокусировки применяется пучок электронов, удер- живаемый поперечным магнитным полем; при этом ток пучка электронов составлял 85 А, энергия 100 кэВ, диаметр 2.5 мм. Режим группировки про- тонного пучка в значительной мере зависит от его интенсивности, что можно проследить по рис.1 и рис.2, где показаны фазовые портреты пучка в 12-м периоде ускорения для тока 100 и 300 мА. Рис. 1. Характеристики пучка в двенадцатом пери- оде ускорителя для тока 100 мА при рабочей ча- стоте 350 МГц и энергетическом разбросе ± 0,5%: фазовый портрет пучка на продольной плоскости (а); распределение плотности частиц на плоскости rz (б) В этом периоде находится 1-й продольный фокус в случае, когда интенсивность пучка незначительна, т.е. продольные кулоновские силы значительно меньше сил ВЧ поля. На рис.1,а и рис.1,б приведены фазовый портрет пучка и его проекция на плоскость (rz) при токе 100 мА, а на рис.2,а и рис.2,б – эти же характеристики для тока 300 мА. Как следует из приведенных результатов, уже при токе протонного пучка 100 мА продольный фо- кус является сильно размытым, при этом продоль- ное сжатие сопровождается поперечным расширени- ___________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с.133-138. 133 ем пучка. При токе 300 мА продольный фокус прак- тически отсутствует; при этом поперечные размеры для обоих случаев различаются незначительно. Цен- тральную часть рис.1,а можно трактовать как ре- зультат отражения друг от друга двух налетающих потоков из-за расталкивающего действия куло- новских сил. Для тока 300 мА (см. рис.2,а) в цен- тральной части сгустка не видно ни встречного дви- жения, ни отражения частиц, то есть наблюдается равновесие между группирующими силами внешне- го ВЧ поля и кулоновскими силами расталкивания. Рис. 2. Характеристики пучка в двенадцатом пери- оде ускорителя для тока 300 мА при рабочей ча- стоте 350 МГц и энергетическом разбросе ± 0,5%: фазовый портрет пучка на продольной плоскости (а); распределение плотности частиц на плоскости rz (б) На рис.3 показаны изменения среднеквадратич- ного поперечного эмиттанса (RMSr), среднеквадра- тичного продольного эмиттанса (RMSz) и внутрен- ней потенциальной энергии ускоряемого сгустка Wp вдоль длины первой секции для тока 100 мА. Ниже, на рис.4 и 5, показаны те же характеристики для то- ков 200 и 300 мА. Величина внутренней потенциаль- ной энергии определялась суммированием (по всем модельным частицам) произведения заряда частицы на величину кулоновского потенциала в точке ее на- хождения. Эта величина определяет степень полного сжатия сгустка: чем меньше объем, занимаемый сгустком, тем выше значение потенциальной энер- гии. По оси абсцисс на этих рисунках отложен но- мер периода ускорения, а по оси ординат – соответ- ствующее значение RMSr, RMSz и Wp в конце дан- ного периода. Из рис.3 видно, что после 10-го периода при токе пучка 100 мА на кривой зависимости потенциальной энергии Wp от номера периода ускорения четко про- сматривается модуляция в виде биений разных ча- стот. Рис. 3. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потенциальной энергии Wp вдоль длины для тока 100 мА: в начале первой секции (а); в конце первой секции (б). Здесь и на рис. 4-7,9,10 обозначено: ++++ – RMSz (1 ед.=1.0 мм⋅мрад), ÿÿÿÿ – RMSr (1 ед.=0.1 мм⋅мрад),  – Wp (1 ед.=10-7 Дж Детальный анализ этих результатов показал, что в начале процесса группирования модуляция осуще- ствляется частотой продольных (фазовых) колеба- ний и частотой поперечных колебаний частиц в самосогласованном поле, при этом частота попереч- ных колебаний в 3-4 раза выше. Поведение кривой потенциальной энергии опре- деляется структурой канала группировки и ускоре- ния. Относительно небольшое ВЧ напряжение (4.8 кВ) на первых десяти зазорах ускорителя слабо влияет на изменение потенциальной энергии сгустка на этом участке канала. После 10-го периода ВЧ напряжение на зазорах увеличивалось в 2.6 раза с ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с. 138-143.134 целью увеличения темпа ускорения пучка и обеспе- чения режима более быстрого затухания амплитуды продольных колебаний. На кривой потенциальной энергии между 10-м и 20-м периодами укладывается один период продольных колебаний. После 20-го пе- риода ВЧ напряжение увеличено еще на 54%. Меж- ду 20-м и 40-м периодами ускорения укладываются два периода продольных колебаний. Несмотря на рост амплитуды высокочастотного поля, частота продольных колебаний на этом участке остается примерно постоянной из-за реакции кулоновских сил. В 40-м периоде амплитуда ВЧ напряжения уве- личивается еще на 25%. После 40-го периода вырас- тает амплитуда колебаний более высоких частот, связанная с поперечными колебаниями. Однако эти колебания очень быстро затухают, и после 70-го пе- риода остается модуляция только одной частотой. На участке до 10-го периода поперечный эмит- танс растет очень медленно. Далее, вместе с ростом амплитуды продольных и поперечных колебаний, скорость роста поперечного эмиттанса увеличивает- ся. При этом рост поперечного эмиттанса значитель- но снижается на тех участках ускорителя, где на кривой потенциальной энергии отсутствует одна из частот поперечных либо продольных колебаний. На рис. 4 и рис. 6 показаны изменения RMSr, RMSz и Wp для тока 200 мА. Рис. 4. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потен- циальной энергии Wp вдоль длины для тока 200 мА Рис. 5. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потен- циальной энергии Wp вдоль длины для тока 300 мА На участке до 20-го периода, где отсутствуют би- ения двух частот, рост поперечного эмиттанса не- большой. После 20-го периода его рост увеличивает- ся и продолжается примерно до 70-го периода уско- рения (см. рис. 6). После 70-го периода до конца первой секции на кривой Wp заметна модуляция только низкой частоты. На этом участке на кривой RMSr заметна небольшая модуляция этой же часто- ты, однако, рост эмиттанса отсутствует. Рис. 6. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потен- циальной энергии Wp в конце первой секции для тока 200 мА На рис. 5 приведены изменения RMSr, RMSz и Wp вдоль канала для тока 300 мА в начальном участке ускорителя. При этом на кривой Wp отсут- ствует модуляция низкой частоты, так как при такой интенсивности пучка амплитуда ВЧ поля недоста- точна для значительного продольного сжатия сгустков. С этим согласуется тот факт, что для тока 300 мА поперечный эмиттанс растет значительно медленнее, чем при токах 100 и 200 мА. Продольный эмиттанс для всех трех значений тока очень резко растет на протяжении первых ше- сти периодов ускорения. Это связано с нелинейно- стью продольного (синусоидального) ВЧ поля. За- тем величина продольного эмиттанса снижается и наблюдаются колебания его величины, которые хо- рошо коррелируют с поведением внутренней потен- циальной энергии, при этом локальные максимумы на кривой продольного эмиттанса соответствуют минимумам потенциальной энергии. ___________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с.133-138. 135 Рис. 7. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потен- циальной энергии Wp на переходе между секциями для тока 200 мА На рис. 7 показаны изменения RMSr, RMSz и Wp для тока 200 мА на участке от 106-го до 166-го пери- одов ускорения, охватывающем конец первой сек- ции и начало второй. После 128-го периода ампли- туды колебаний для всех трех величин значительно возрастают вследствие увеличения в два раза ампли- туды ВЧ напряжения. Как видно из этого рисунка, колебания поперечного эмиттанса очень быстро за- тухают и его среднее значение практически не меня- ется до конца ускорителя. Амплитуда колебаний продольного эмиттанса затухает значительно медленнее, кроме того, наблюдается медленный рост его среднего значения. Значения поперечного и продольного эмиттансов в зависимости от тока инжекции на выходе первой и второй секций приве- дены в таблице. Начальное значение поперечного эмиттанса 0.32 мм⋅мрад. Здесь же приведено отно- шение тока ускоренного пучка к току инжекции (К). №сек- ции Iинж. RMSr RMSz К мА мм⋅мрад мм⋅мрад % 1 0 0.41 7.3 99.6 2 0 0.43 7.9 99.6 1 50 0.74 5.3 99.4 2 50 0.76 5.3 99.4 1 100 0.86 4.2 94.6 2 100 0.88 5.1 94.6 1 200 0.65 3.0 92.1 2 200 0.65 5.6 92.1 1 300 0.6 3.1 99.4 2 300 0.64 4.4 99.4 Как видно из таблицы, рост поперечного эмит- танса во второй секции незначителен. Поперечный эмиттанс растет, в основном, на участках группиров- ки пучка. Приведенные результаты относятся к случаю ввода в ускоритель практически моноэнергетическо- го пучка (с относительно небольшим энергетиче- ским разбросом). Совершенно очевидным является тот факт, что по мере роста энергетического разбро- са пучка на входе в ускоритель нарушения однород- ности распределения плотности частиц в процессе группировки и ускорения будут уменьшаться. В этом случае можно ожидать снижения роста по- перечного эмиттанса вдоль ускорителя. Однако воз- никает вопрос о том, как будет меняться коэффици- ент захвата пучка в режиме ускорения при увеличе- нии энергетического разброса. Для выяснения этих вопросов было проведено математическое моделирование процесса движения пучка через ускоритель для тока 100 мА с началь- ным энергетическим разбросом ±15%. На рис. 8,а показан фазовый портрет пучка в 12 периоде для тока 100 мА при разбросе по энергиям в диапазоне ± 15%, а на рис. 8,б – распределение частиц в плоско- сти rz. Из сопоставления с результатами, приведен- ными на рис. 1,а и 1,б видно, что в случае увеличе- ния энергетического разброса нарушения однород- ности распределения плотности частиц значительно меньше. В этом случае фактически отсутствует про- дольный фокус. На рис. 9 и рис. 10 показано изменение попереч- ного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потенциальной энергии сгустка Wp вдоль ускорителя для первых шестидесяти периодов первой и второй секций. Рис. 8. Характеристики пучка в двенадцатом пери- оде ускорителя для тока 100 мА при рабочей ча- стоте 350 МГц и энергетическом разбросе ± 15%: фазовый портрет пучка на продольной плоскости (а); распределение плотности частиц на плоскости rz (б) ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с. 138-143.136 Рис. 9. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потен- циальной энергии Wp в начале первой секции при токе 100 мА и энергетическом разбросе ± 15% Из рис. 9 видно, что в начале ускорителя на кри- вой внутренней потенциальной энергии Wp имеются высокочастотные колебания относительно не- большой амплитуды. На этом участке ускорителя наблюдается медленный рост как продольного, так и поперечного эмиттансов. За первые 60 периодов по- перечный эмиттанс вырастает от значения 0,32 до значения 0,39 мм⋅мрад. Рис. 10. Изменения поперечного эмиттанса RMSr, продольного эмиттанса RMSz и внутренней потен- циальной энергии Wp в начале второй секции при токе 100 мА и энергетическом разбросе ± 15% Из-за большого энергетического разброса на- чальное значение продольного эмиттанса значитель- но больше, чем в случае моноэнергетического пуч- ка. Но так же, как и для моноэнергетического пучка, имеется относительно небольшой рост продольного эмиттанса в первых шести периодах ускорителя. В дальнейшем изменения как продольного, так и по- перечного эмиттансов невелики. Даже возникнове- ние колебаний относительно большой амплитуды во второй секции, связанных с продольными колебани- ями частиц при увеличении амплитуды высокоча- стотного напряжения, практически не влияют на по- ведение поперечного и продольного эмиттансов. Увеличение энергетического разброса пучка на входе в ускоритель не снижает коэффициента захва- та в режим ускорения, который для тока 100 мА ра- вен 98,7% при энергетическом разбросе ±15%. Влияние начального энергетического разброса ча- стиц на выходные параметры пучка можно просле- дить на рис. 11,а, 11,б и рис.12,а, 12,б, где показаны фазовые портреты пучка (см. рис.11,а и 12,а), а так- же проекции пучка на плоскость rz (см. рис.11,б и 12,б) для начальных энергетических разбросов ± 0,5% (см. рис.11) и ±15% (см. рис.12). При началь- ном энергетическом разбросе ±0,5% распределение плотности частиц на фазовом портрете пучка (см. рис.11,а) очень неоднородное. Для начального энер- гетического разброса ±15% распределение частиц по фазовому объему близко к однородному. Продоль- ная протяженность сгустка на рис.12,а несколько больше, чем на рис.11,а, однако, разброс частиц по скоростям меньше. Для рис.12,а разброс частиц по скоростям находится в пределах ±2,5%, а для рис.11,а – ±4%. В целом продольный эмиттанс для начального энергетического разброса ±15% на выходе ускорите- ля в 2 раза больше, чем при разбросе ±0,5%, хотя на- чальные продольные эмиттансы отличаются в 30 раз. При большем энергетическом разбросе попереч- ные размеры пучка на выходе ускорителя несколько меньше, чем при разбросе ±0,5%. Рис. 11. Характеристики пучка на выходе ускорителя при токе 100 мА, рабочей частоте 350 МГц и энерге- тическом разбросе ± 0,5%: фазовый портрет пучка на продольной плоскости (а); распределение плотно- сти частиц на плоскости rz (б) ___________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с.133-138. 137 Рис. 12. Характеристики пучка на выходе ускори- теля для тока 100 мА при рабочей частоте 350 МГц и энергетическом разбросе ± 15%: фазо- вый портрет пучка на продольной плоскости (а); распределение плотности частиц на плоскости rz (б) Полученные результаты показывают, что при инжекции моноэнергетичных пучков в ускоритель в процессе их продольной группировки в пучках происходит сильное нарушение однородности рас- пределения плотности частиц, что вызывает возник- новение релаксационных колебаний, приводящих к значительному росту поперечного эмиттанса. Уве- личение начального энергетического разброса уменьшает амплитуды релаксационных колебаний плотности и снижает темп роста поперечного эмит- танса. 3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Методами математического моделирования исследованы особенности формирования и ускоре- ния протонных пучков в линейном резонансном ускорителе при рабочей частоте 350 МГц, ускорении протонов от 100 кэВ до 3 МэВ. Поперечная устойчи- вость движения протонов достигается фокусировкой объемным зарядом электронного пучка (с энергией 100 кэВ, током 85 А), инжектируемого в ускоряю- щие секции и удерживаемого внешним продольным магнитным полем. Показана принципиальная воз- можность формирования и ускорения протонных пучков в такой системе с интенсивностью до 300...400 мА. Исследованные варианты канала уско- рения отличаются высоким коэффициентом захвата пучка в режим ускорения (98%...99,5%). 2. Исследованы механизмы роста поперечного и продольного эмиттансов в процессе группировки и ускорения протонных пучков в диапазоне токов от 100 до 300 мА. 3. Показано, что при инжекции в такой канал мо- ноэнергетичного пучка в процессе продольной фо- кусировки происходит сильное нарушение однород- ности распределения плотности частиц по объему протонных банчей. В результате этого нарушения, под влиянием кулоновских сил в ускоряемых банчах возникают релаксационные колебания плотности с широким спектром частот, приводящие к росту как поперечного, так и продольного эмиттансов. 4. Для значительного снижения роста поперечно- го эмиттанса, с целью минимизации потерь частиц в канале ускорения, необходимо согласование инжек- тируемого пучка с продольным аксептансом началь- ной части ускорителя, заключающееся в увеличении энергетического разброса пучка перед входом в ускоритель. Это увеличение снижает амплитуды ре- лаксационных колебаний плотности и уменьшает темп роста поперечного эмиттанса. Однако, оно практически не влияет на коэффициент захвата в ре- жим ускорения, который для тока 100 мА равен 98,7% при начальном энергетическом разбросе ± 15%. ЛИТЕРАТУРА 1. Н.В. Лазарев, А.М. Козодаев // Атомная энер- гия. 2000, т. 89, с.440-446. 2. L.M. Young // Proc. of the PAC-2001. p.309-313. 3. Б.И. Иванов, Н.Г. Шулика. Численное модели- рование группировки и ускорения сильноточно- го протонного пучка в линейном ускорителе с фокусировкой электронным пучком // Наст. журнал, с.139-144. INFLUENCE OF LONGITUDINAL FOCUSING UPON TRANSVERCE EMITTANCE CHANGING DURING OF HIGH-CURRENT PROTON BEAM ACCELERATION B.I. Ivanov, N.G. Shulika In this work it is simulated some influence of longitrdinal proton beam bunching in resonance linear accelerator upon transverse emittance increasing in case of acceleration from 100 keV up to 3 MeV of proton beam with current up to 300 mA. The accelerator work frequemcy is 350 MGz. An electron beam with 85 A current and 100 keV ener- gy is used for ion transverse focusing. At the accelerator entrance an emittance about 0.40 mm⋅mrad had been ob- ________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с. 138-143.138 tained, in case of initial emittance 0.32 mm⋅mrad and proton current 100 mA. The efficiency of proton capture to the acceleration process has been calculated as up to 99%. ВПЛИВ ПОЗДОВЖНЬОГО ФОКУСУВАННЯ НА ЗМІНУ ПОПЕРЕЧНОГО ЕМІТАНСУ В ПРОЦЕСІ ПРИСКОРЕННЯ СИЛЬНОСТРУМОВОГО ПРОТОННОГО ПУЧКА Б.І. Іванов, М.Г. Шуліка Методом комп'ютерного моделювання досліджується вплив умов поздовжнього групування протонного пучка в лінійному резонансному прискорювачі на ріст поперечного емітансу при прискоренні від 0.1 до 3 МеВ протонного пучка зі струмом до 0.3 А. Робоча частота прискорювача 350 МГц. Для поперечного фокусування протонів використовується електронний пучок зі струмом 85 А й енергією 100 кеВ у зовнішньому магнітному полі. Визначено умови формування і прискорення протонного пучка зі струмом 100 мА, при яких поперечний емітанс на виході прискорювача складає 0.40 мм⋅мрад при початковому емітансі 0.32 мм⋅мрад. Коефіцієнт захоплення протонів у прискорення досягає 99%. ___________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (4), с.133-138. 139 УДК 621.384 Б.И. Иванов, Н.Г. Шулика 3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА B.I. Ivanov, N.G. Shulika Б.І. Іванов, М.Г. Шуліка
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80456
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:25:51Z
publishDate	2004
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Иванов, Б.И. Шулика, Н.Г. 2015-04-18T05:02:55Z 2015-04-18T05:02:55Z 2004 Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка / Б.И. Иванов, Н.Г. Шулика // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 4. — С. 133-138. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80456 621.384 Методом компьютерного моделирования исследуется влияние условий продольной группировки протонного пучка в линейном резонансном ускорителе на рост поперечного эмиттанса при ускорении от 0.1 до 3 МэВ протонного пучка с током до 0.3 А. Рабочая частота ускорителя 350 МГц. Для поперечной фокусировки протонов используется электронный пучок с током 85 А и энергией 100 кэВ во внешнем магнитном поле. Определены условия формирования и ускорения протонного пучка с током 100 мА, при которых поперечный эмиттанс на выходе ускорителя составляет 0.40 мм⋅мрад при начальном эмиттансе 0.32 мм⋅мрад. Коэффициент захвата протонов в ускорение достигает 99%. Методом комп'ютерного моделювання досліджується вплив умов поздовжнього групування протонного пучка в лінійному резонансному прискорювачі на ріст поперечного емітансу при прискоренні від 0.1 до 3 МеВ протонного пучка зі струмом до 0.3 А. Робоча частота прискорювача 350 МГц. Для поперечного фокусування протонів використовується електронний пучок зі струмом 85 А й енергією 100 кеВ у зовнішньому магнітному полі. Визначено умови формування і прискорення протонного пучка зі струмом 100 мА, при яких поперечний емітанс на виході прискорювача складає 0.40 мм⋅мрад при початковому емітансі 0.32 мм⋅мрад. Коефіцієнт захоплення протонів у прискорення досягає 99%. In this work it is simulated some influence of longitrdinal proton beam bunching in resonance linear accelerator upon transverse emittance increasing in case of acceleration from 100 keV up to 3 MeV of proton beam with current up to 300 mA. The accelerator work frequemcy is 350 MGz. An electron beam with 85 A current and 100 keV energy is used for ion transverse focusing. At the accelerator entrance an emittance about 0.40 mm⋅mrad had been obtained, in case of initial emittance 0.32 mm⋅mrad and proton current 100 mA. The efficiency of proton capture to the acceleration process has been calculated as up to 99%. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Динамика пучков ионов Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка Вплив поздовжнього фокусування на зміну поперечного емітансу в процесі прискорення сильнострумового протонного пучка Influence of longitudinal focusing upon transverce emittance changing during of high-current proton beam acceleration Article published earlier
spellingShingle	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка Иванов, Б.И. Шулика, Н.Г. Динамика пучков ионов
title	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка
title_alt	Вплив поздовжнього фокусування на зміну поперечного емітансу в процесі прискорення сильнострумового протонного пучка Influence of longitudinal focusing upon transverce emittance changing during of high-current proton beam acceleration
title_full	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка
title_fullStr	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка
title_full_unstemmed	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка
title_short	Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка
title_sort	влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка
topic	Динамика пучков ионов
topic_facet	Динамика пучков ионов
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80456
work_keys_str_mv	AT ivanovbi vliânieprodolʹnoifokusirovkinaizmeneniepoperečnogoémittansavprocesseuskoreniâsilʹnotočnogoprotonnogopučka AT šulikang vliânieprodolʹnoifokusirovkinaizmeneniepoperečnogoémittansavprocesseuskoreniâsilʹnotočnogoprotonnogopučka AT ivanovbi vplivpozdovžnʹogofokusuvannânazmínupoperečnogoemítansuvprocesípriskorennâsilʹnostrumovogoprotonnogopučka AT šulikang vplivpozdovžnʹogofokusuvannânazmínupoperečnogoemítansuvprocesípriskorennâsilʹnostrumovogoprotonnogopučka AT ivanovbi influenceoflongitudinalfocusingupontransverceemittancechangingduringofhighcurrentprotonbeamacceleration AT šulikang influenceoflongitudinalfocusingupontransverceemittancechangingduringofhighcurrentprotonbeamacceleration

Влияние продольной фокусировки на изменение поперечного эмиттанса в процессе ускорения сильноточного протонного пучка

Репозитарії

Схожі ресурси