1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 7, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 7, стр. 52-62

Концепция системы диагностики пучка сильноточного линейного ускорителя протонов проекта DARIA

С. А. Гаврилов a, b, *, А. И. Титов a, b

a Институт ядерных исследований РАН
117312 Москва, Россия

b Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)
141700 Долгопрудный, Россия

* E-mail: s.gavrilov@inr.ru

Поступила в редакцию 29.11.2022
После доработки 27.01.2023
Принята к публикации 27.01.2023

Аннотация

Диагностика пучка является одной из основных задач при эксплуатации ускорителей заряженных частиц. В работе представлена концепция системы диагностики пучка, позволяющей проводить измерения и осуществлять контроль ключевых параметров пучка линейного резонансного ускорителя протонов в составе компактного источника нейтронов DARIA: ток, положение, профиль, эмиттанс, энергия, фазовые характеристики. Важным требованием является необходимость проведения измерений в наладочном режиме ускорителя, когда параметры пучка могут меняться в широком диапазоне. В основной состав системы предложено включить такие типы диагностических устройств, как индукционные датчики тока, полосковые датчики положения пучка, проволочные профилометры, ионизационный монитор поперечного сечения пучка, щелевой измеритель эмиттанса, измеритель формы сгустков, охлаждаемый цилиндр Фарадея. Особое внимание уделено использованию неразрушающих методов диагностики для обеспечения непрерывного оперативного контроля параметров пучка ввиду его большой проектной импульсной и средней мощности в совокупности с относительно низкой энергией. Рассмотрены основные физические принципы работы, типичные характеристики, а также особенности практической реализации отдельных устройств. Представлена схема возможного размещения диагностических узлов с учетом специфики использования предложенных типов детекторов в различных частях ускорителя.

Ключевые слова: линейный ускоритель протонов, система диагностики пучка, индукционный датчик тока, цилиндр Фарадея, проволочный сканер, ионизационный монитор поперечного сечения, измеритель эмиттанса, датчик положения пучка, измеритель формы сгустков.

Список литературы

  1. Kropachev G., Kulevoy T., Sitnikov A. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2019. V. 13. № 6. P. 1126. https://www.doi.org/10.1134/S1027451019060399

  2. Blokland W. Beam Current Monitors // Proceedings of USPAS and University New Mexico Albuquerque NM, June 23–26, 2009. P. 40.

  3. Bayle H. Effective Shielding to Measure beam current from an ion source // Review of Scientific Instruments. 2014. V. 85. P. 02A713.

  4. Barnes M., Ducimetiere L. Ferrite Materials for In-Vacuum Instruments. // Proceedings of ARIES Workshop” Materials and Engineering Technologies for Particle Accelerator Beam Diagnostics Instruments”, 2021.

  5. Sosa A., Bravin E, Cantero Esteban, Welsch Carsten. Optimization of a Short Faraday Cup for Low-Energy Ions using Numerical Simulations // International Beam Instrumentation Conference, IBIC 2014, January 2014. P. 137. https://www.researchgate.net/publication/287050743_ Optimization_of_a_short_faraday_cup_for_low-energy_ions_using_numerical_simulations.

  6. Cheymol B. Development of Beam Transverse Profile and Emittance Monitors for the CERN LINAC4, Universite Clermont-Ferrand II – Blaise Pascal, 15. 12. 2011. https://www.researchgate.net/publication/278639201_ Development_of_beam_transverse_profi_le_and_emittance_monitors_for_the_CERN_LINAC4.

  7. Bank A., Forck P. Residual Gas Fluorescence for Profile Measurements at the GSI UNILAC // Proceedings of DIPAC2003. Darmstadt: Mainz, Germany, 2003. https://www.researchgate.net/publication/228390584_ Residual_Gas_Fluorescence_for_Profile_Measurements_at_the_GSI_UNILAC.

  8. Dimov G. et al. // Soviet Atomic Energy. 1967. V. 22. № 5. P. 441.

  9. Gavrilov S., Feschenko A., Reinhardt-Nickoulin P., Vasilyev I. // J. Instrumentation. 2014. M. 9. P. 01011. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/9/01/P01011

  10. Paramo A., Bustinduy I. // Specific Technical Prescriptions for the Manufacturing of the Emittance Meter Unit for the ESS MEBT. MEBT Bilbao Instrumentation CDR, 2017.

  11. Tan J., Sordet M., Soby L. Beam Position Monitor System for the CERN LINAC4 // Proceedings of DIPAC2011. Hamburg, Germany, 2011. P. 272.

  12. Sato S., Miura A., Tomisawa T. et al. Study of J-PARC Linac Beam Position Monitor as Phase Monitor // Proceedings of PAC09. Vancouver: BC, Canada, 2009, TH5RFP061.

  13. Tan J., Sordet M., Soby L., Guillot-Vignot F., Gerard D., Ludwig M., Steyaert D. et al. Development of BPMs for the Linac4 // Linac4 Instrumentation Review. Zurich, October 2011. https://indico.cern.ch/event/153694/.

  14. Бронштейн И., Фрайман Б. Вторичная электронная эмиссия. М.: Наука, 1969.

  15. Feschenko V., Ostroumov P.N. Bunch Shape Measuring Technique and Its Application for an Ion Linac Tuning // Proc. of the 1986 Linear Acc. Conf. Stanford, 1986. P. 323.

  16. Feschenko A.V., Ostroumov P.N. Bunch Shape Measurements at the INR Linac // Proc. of the Workshop on Advanced Beam Instrumentation. KEK, Tsukuba, Japan, April 22–24, 1991. P. 236.

  17. Feschenko A. Methods and Instrumentation for Bunch Shape Measurements // Proc. of PAC2001. Chicago, IL, USA, June 18–22, 2001. P. 517.

  18. Gavrilov S., Feschenko A., Chermoshentsev D. // J. Instrumentation, 2017. V. 12. P. 12014. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/12/12/P12014

  19. Sieber T., Forck P., Barth W., Dziuba F., Feschenko A., Gavrilov S., Heilmann M., Kuerzeder T., Miski-Oglu M., Reeg H., Reiter A., Yaramyshev S. Bunch Shape Measurements at the GSI CW-linac Prototype // Proceedings of IPAC2018. Vancouver, Canada, 2018. P. 2091. https://www.doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2018-WEPAK006

  20. ARIES workshops. Experiences during Hadron Linac Commissioning, 2021. https://agenda.ciemat.es/event/1229/

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал