научная статья по теме ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКОВ СИ В КАНАЛАХ № 13 И 7 НАКОПИТЕЛЯ ВЭПП-4М Физика

Текст научной статьи на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКОВ СИ В КАНАЛАХ № 13 И 7 НАКОПИТЕЛЯ ВЭПП-4М»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2013, том 77, № 2, с. 110-112

УДК 537.567:621.387

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКОВ СИ В КАНАЛАХ № 13 И 7 НАКОПИТЕЛЯ ВЭПП-4М © 2013 г. А. В. Косов, М. А. Шеромов

Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск E-mail: A.V.Kosov@inp.nsk.su

Экспериментально исследовалась динамика положения пучков СИ во времени в каналах № 13 и 7 в накопителе ВЭПП-4М. В исследовании использовалась ионизационная камера с разрезным и электродами. Показана работоспособность схемы канала № 13. Ионизационная камера испытана в режиме с энергией электронов в накопителе 3.5 ГэВ.

Б01: 10.7868/80367676513020178

ВВЕДЕНИЕ

Мониторирование положения синхротронно-го пучка из генерирующих элементов структуры накопителей является достаточно сложной и вместе с тем весьма важной задачей при проведении физических экспериментов на этих пучках. В наше время разработано довольно много типов таких мониторов, в которых использованы различные физические принципы. Достаточно полная классификация этих приборов дана в [1].

Одним из этого множества устройств является ионизационная камера с разрезными электродами. Несколько примеров использования камер описаны в [2—5].Одним из преимуществ ее является некритичность к высоким тепловым нагрузкам, характерных для пучков СИ современных источников, которые могут достигать 600 Вт • мм-2. Другим важным свойством является тот факт, что ионизационная камера не вносит никаких возмущений в мониторируемый пучок СИ. Электроника монитора, описанного в [5], позволяет измерять интенсивность и положение пучка СИ со скоростью 50 измерений в секунду.

Анализ этих данных может быть использован для определения особенностей движения электронов в магнитной системе накопителя. Несколько примеров использования камер описаны в [2-5]. В [5] показана возможность использования такого типа монитора (в дальнейшем, по установившейся в этой области исследований терминологии, в английской аббревиатуре — ХВРМ) и при высоком вакууме. В данной работе приведены результаты наблюдения за вертикальным положением пучков СИ в каналах № 7 и 13 накопителя ВЭПП-4М Института ядерной физики им.

Будкера СО РАН. К сожалению, время жизни электронного пучка в накопителе не так велико, как хотелось бы, поэтому набрать статистику, которая приведена в некоторых работах, было невозможно.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Накопитель ВЭПП-4М не имел специализированной системы стабилизации пучков синхротрон-ного излучения, поэтому, как часть будущей системы стабилизации был создан специализированный канал СИ № 13. Схема канала дана на рис. 1.

Рабочее давление в канале поддерживалось на уровне 1—1.3 • 10—6 Па. Схема канала № 7 состояла из вакуумного канала, присоединенного к фронт-энду, другой конец которого был состыкован с ионизационной камерой. На входе в камеру устанавливались горизонтальные рентгеновские щели. Внутренний объем камеры ограничен берил-лиевыми фольгами. Давление в объеме поддерживалось на уровне 10-1—10-2 Па.

1 2 3 4 - - '-'<:/} 6 7 СИ^4 ^ /

Насос Насос Насос

Рис. 1. 1 — вакуумный датчик ПММ-46, 2 — цельнометаллический затвор, 3 — быстрый затвор, 4 — первые щели, 5 — быстрый радиационный затвор, 6 — люминофор-видеокамера, 7 — ионизационная камера, 8 — вторые щели, 9 — вторая ионизационная камера, 10 — люминофор-затвор-видеокамера.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКОВ СИ

111

800

1200

1600

2000 T, c

Да, мрад 10-2

0

-1 • 10-2 -2 • 10-2 -3 • 10-2

0

H, мкм 200

100 -

2000

4000 6000

5

8000 T, c

100 200 300 400

500 T, c

Рис. 2. а — Примеры дрейфа пучка СИ, измеренные первым (нижняя кривая) и вторым мониторами (верхняя кривая); б — величина смещения точки излучения по вертикали орбиты электронов в накопителе.

Рис. 3. а — Пример наблюдения положения пучка СИ при перекоплении тока в накопителе; по абсциссе отложено значение рассчитанного текущего значения угла Аа отклонения пучка СИ от начального; б — изменение положения пучка СИ по вертикали при энергии электронов в накопителе 3.5 ГэВ.

Данные о положении пучка СИ в обоих мониторов по сети Ethernet поступают в компьютер станции канала № 13 и отправляются на пульт управления накопителя ВЭПП-4М, где после математической обработки используются для корректировки траектории электронного пучка. Пример измерений положения по вертикали точки излучения из орбиты электронов в накопителе приведен на рис. 2. Простейшее рассмотрение геометрического построения с участием смещения точки орбиты, измеренных смещений первого и второго мониторов, с учетом расстояний от точки излучения каждого из мониторов дает простое выражение для величины ухода орбиты по вертикали

H = 1.604(H2 - 1.623Ht),

где H - величина смещения точки излучения с электронной орбиты в единицах мкм, Н2 - измеренное смещение пучка СИ вторым монитором, а H - смещение, измеренное первым монитором.

Канал № 7 накопителя ВЭПП-4М использовался как прототип канала №8, на котором уже задействован семиполюсный вигглер с полем

1.3 Тл. В ближайшем будущем на канале № 8 планируется установить три станции. Одна из них, "Взрыв", для своих экспериментов требует подъема энергии электронов в накопителе до 3.5—4 ГэВ. Ионизационная камера, которая была установлена на канале № 7, мониторировала пучок СИ из поворотного магнита №М4 при энергии электронов 3.5 ГэВ. На рис. 3 приведены два примера данных, полученных на канале № 7. На левом графике видно, что после перекопления (мгновенного изменения тока электронного пучка в накопителе) направление углового дрейфа точки излучения орбиты может произвольно измениться на противоположное. На правом графике видно, что дрейф пучка СИ по вертикали может достигать величины порядка 200 мкм, что в планируемых экспериментах неприемлемо.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экспериментально показана работоспособ -ность схемы из двух последовательно установленных ионизационных камер для управления стабилизацией положения точки излучения пучка СИ орбиты электронов в накопителе. Также по-

а

0

112

КОСОВ, ШЕРОМОВ

казана работоспособность ионизационной камеры для условий работы с высокоэнегитичными пучками СИ (энергия электронов в накопителе 3.5—4 ГэВ). Ввиду перспективы существенного повышения энергии электронов в накопителе предполагается модернизация формирующих пучок элементов канала № 13. Проведенное исследование подтверждает актуальность создания системы стабилизации пространственного положения пучков СИ на накопителе ВЭПП-4М.

Работа выполнена при использовании оборудования ЦКП СЦСТИ и финансовой поддержке Минобрнауки России.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Sheldon Smith. Front end X-ray beam position monitor at the Canadian Light Source, 2006. Thesis; http:// library. usask.ca/etd/ETD-browse/browse?first_letter=P; browse_by=department

2. Hideaki Shiwaku, Kido T., Aoyagi H. et al. // Spring-8 Ann. Rep. 1992. P. 210.

3. Mitsuhashi T., Haga K., Katsura T. // Proc. 12th IEEE Particle Accelerator Conf. Mar 1987. Washington, DC, 1987. P. 576.

4. Kosov A.V., Fisenko A.N., Kozak V.R. et al. // Nucl. Instrum. Methods. A. 2005. V. 543. P. 361.

5. Косое А.В., Купер Э.А., Шеромов М.А. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2011. № 11. с1-5,А.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Физика»