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Einleitung in die SLS Beschleuniger – AcceleratorWiki

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Einleitung in die SLS Beschleuniger Aus AcceleratorWiki Zurück zum Inhaltsverzeichnis Die SLS besteht aus drei Beschleunigern: einem Linearbeschleuniger (LINAC), einem Synchrotron mit 270m Umfang (Booster) und dem Speicherring mit 288m Umfang.

Booster und Speicherring befinden sich in einem gemeinsamen, ringförmigem Bunker.

Inhaltsverzeichnis 1 LINAC 2 Transferlinie LB 3 Booster 4 Transferlinie BR 5 Speicherring

LINAC Im Linearbeschleuniger werden die Elektronen mittels einer Triode erzeugt, der sogenannten "Gun" [ALIRF-GUN]. Eine Hochspannung von 90kV sorgt in der Gun für die erste Beschleunigung. Die Elektronen werden in Pulsen von ca. einer Nanosekunde (1 ns = 10-9 Sekunden) generiert. Verschiedene Hochfrequenz-Resonatoren werden dann für die weitere Beschleunigung verwendet: der Subharmonischen Pre-Buncher [ALIRF-SPB] (500MHz) zur Verkürzung des 1ns Puls, der Pre-Buncher [ALIRF-PBU] (3GHz) zur Beschleunigung und Bündelung in Mikropakete, der Final-Buncher [ALIRF-FBU] (3GHz) zur Beschleunigung und zur Verkürzung der Mikropakete, die beiden Haupt-Beschleunigungstrukturen [ALIRF-AS-1 und -AS-2] zur Beschleunigung von insgesamt 100MeV Verschiedene Magnete im LINAC werden zur Strahlführung verwendet Solenoide [ALIMA-O-01 .. 16] für die Strahl-Fokussierung im Niederenergie Bereich bis zur ersten Haupt-Beschleunigungstruktur, Korrekturspulen, 9 mal horizontal [ALIMA-CH-a1 .. a6, -CH-1 .. 3] und 9 mal vertikal [ALIMA-CV-a1 .. a6, -CV-1 .. 3] für die Bahnkorrektur, Quadrupole [ALIMA-QL-1 .. 3] in der Mittel Energie Sektion zwischen den Haupt-Beschleunigungstrukturen, Quadrupole [ALIMA-QA-1 .. 3] direkt nach den Haupt-Beschleunigungstrukturen und Ablenkmagnet [ALIMA-BY] direkt nach den Haupt-Beschleunigungstrukturen. Nach dem Ablenkmagneten gibt es zwei Strahlwege: auf den Beamdump (45°) oder in die Transferlinie zum Booster (15°.) Zum Beamdump gibt es einen weiteren Quadrupol [ALIMA-QE], der zur Fokussierung des Strahls auf einen Schirmmonitor verwendet werden kann.

Transferlinie LB Die Transferlinie LB leitet den Elektronenstrahl vom LINAC zum Booster. Der Strahl wird durch 7 Quadrupole [ALBMA-QB-1 .. 3, -QC-1 .. 3, -QI] fokussiert und mit je 3 Korrektoren pro Ebene [ALBMA-CH-1 .. 3 und -CV-1 .. 3] zentriert. Ein Ablenkmagnet am Ende der Transferlinie [ALBMA-BI] lenkt den Strahl tangential zum Booster.

Booster Die Injektion in den Booster erfolgt ueber einen gepulsten Septum-Magneten [ABOMA-YIN] der den Strahl parallel zur Umlaufbahn einlenkt, und nur auf den von der Transferlinie LB kommenden Strahl einwirkt. Ein zweiter gepulster Magnet, der Injektions-Kicker [ABOMA-KIN], sorgt dafür, dass der hinzukommende Strahl genau auf die Umlaufachse abbiegt. Der Kicker baut sein Feld binnen eines Umlaufs, oder 0.9µs, wieder ab, so dass der Elektronenstrahl nach einem Umlauf auf der Umlaufbahn bleibt. Sonst würde er nach einem Umlauf in die Wand gelenkt. Zur Strahlführung im Booster werden zwei Typen Ablenkmagnete eingesetzt, welche gleichzeitig der Fokussierung dienen [45 mal ABOMA-BF-* und 48 mal ABOMA-BD-*]. Diese Magnete werden im wesentlich über ein einziges Netzgerät in Serie gespiesen [ABOMA-B], jedoch haben die ABOMA-BF-* Magnete eine extra Korrekturspule mit einem kleinen Korrekturspeisegerät [ABOMA-CBF]. Ausserdem gibt es noch drei Quadrupolfamilien [ABOMA-QF, -QD, -QE] und zwei Sextupolfamilien [ABOMA-SF, -SD] zur Korrektur der Fokussierung. Zur Bahnkorrektur stehen 54 Steuermagnete pro Ebene zur Verfügung [ABOMA-CH-*, -CV-*]. Diese Steuermagnete werden zur Zeit nur für die Korrektur der Injektion verwendet. Im Booster werden die Teilchen mit einer Energie von 100MeV injiziert. Durch synchrones Erhöhen der Magnetfelder [ABOMA-B, -CBF, -QF, -QD, -QE, -SF, -SD] wird die Energie der Teilchen in knapp 160 Millisekunden auf 2400MeV erhöht. Dann werden die Teilchen über einen Extraktions-Kicker [ABOMA-KEX] und ein Extraktions-Septum

22.09.2009 16:22


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[ABOMA-YEX] in den Transferkanal BR gelenkt. Die Magnete werden dann in weiteren 160 Millisekunden wieder im Feld reduziert für die erneute Injektion bei 100 MeV. Das Zyklen der Magnete wird hier oft "Ramp" genannt. Im Booster werden die Teilchen über einen einzigen Hochfrequenz-Resonator beschleunigt [ABORF-CAV0]. Das ist ausreichend, da die Teilchen in 160 ms über hunderttausend mal diesen Resonator durchfliegen.

Transferlinie BR Die Transferlinie BR leitet den Elektronenstrahl vom Booster in den Speicherring. Der Strahl wird durch 7 Quadrupole [ABRMA-QA, -QB-1 .. 2, -QC-1 .. 4] fokussiert und mit 3 vertikalen Korrektoren [ABRMA-CV-1 .. 3] sowie einem horizontalen Korrektor [ABRMA-CH-1] und drei Ablenkmagneten [ABRMA-B-1 .. 3] zentriert.

Speicherring Die Injektion in den Speicherring erfolgt wie beim Booster über einen gepulsten Septum-Magneten [ARIMA-YIN]. Anders als beim Booster werden vier Injektions-Kicker [ARIMA-KIN-1 .. 4] verwendet, um den Strahl nahe an die Umlaufachse zu bringen. Zwei der Kicker befinden sich vor der Injektion und zwei nach der Injektion. Dies ist erforderlich, um den gespeicherten Strahl möglichst wenig zu stören. Dieser wird von den vier Kickern fuer wenige Umläufe nah an den injizierten Strahl am Septum herangefuehrt. Nachdem das Feld der Kicker wieder abgefallen ist, befindet sich der bereits vorher gespeicherte Strahl wieder auf der Umlaufachse und die neu injizierte Strahl unmittelbar daneben. Da der injizierte Strahl Schwingungen um die Umlaufachse vollführt, dauert es ein paar Umläufe, bis er wieder nahe an das Septum gelangt. Bis dahin ist dann das Feld der Kicker wieder abgebaut. Die Magnete sind in 12 fast identische Bogenstücke verteilt, die Sektoren. Die untenstehende Abbildung zeigt einen Sektor: blau sind die Ablenkmagnete dargestellt, ein BX Magnet [ARIMA-BX-*] in der Mitte und zwei BE [ARIMA-BE-*] Magnete, rot sind die Quadrupole [ARIMA-Q*] und gelb die Sextupole [ARIMA-S*]. (Die echten Magnete sind in den gleichen Farben gestrichen.)

Zur Fokussierung werden insgesamt 177 Quadrupole verwendet und 9 Sextupol Familien. Für jede Ebene stehen 72 Korrektormagnete zur Verfügung [ARIMA-CH-*, ARIMA-CV-*] die als extra Spulen auf einem Teil der Sextupole realisiert sind. Weiter zur SLS Beschleunigerphysik Von „http://acceleratorwiki.psi.ch/wiki/Einleitung_in_die_SLS_Beschleuniger“ Kategorie: SLS Checkliste Diese Seite wurde zuletzt am 3. September 2008 um 12:45 Uhr geändert. Inhalt ist verfügbar unter der Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5.

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