К выбору энергии инжекции ионов Au33+ в бустер.
Предельное число частиц
|
Рис.1. Предельное число частиц для некогерентного сдвига частот ΔQx, y=0.1
при инжекции ионов с эмиттансами εy=10 π мм∙мрад и εx=10 π мм∙мрад (однооборотная инжекция - красная кривая) εx=140 π мм∙мрад и εy=10 π мм∙мрад (cиняя кривая) как функция энергии инжекции (МэВ/нуклон).
|
Инжекция
Рис.2. Поле инжекции ионов (Тл) в диапазоне от 1 до 10 МэВ/нуклон.
Рис.3 Длительность одного оборота в секундах
Рис.4. Частота обращения частиц (Гц) при инжекции
0.12 МГц
ВЧ-питание
В бустерных ВЧ станциях заложена перестройка частоты с 500 кГц до 5500 кГц.
Bo | Т | BR | Р | g | b | f | 5f |
(Гс) | (МэВ) | (Гс*м) | (МэВ/с) | (кГц) | (кГц) | ||
100 | 0,03 | 1400 | 7,04 | 1,000 | 0,0075570 | 10,737 | 53,687 |
200 | 0,11 | 2800 | 14,07 | 1,000 | 0,0151128 | 21,473 | 107,365 |
300 | 0,24 | 4200 | 21,11 | 1,000 | 0,0226659 | 32,205 | 161,025 |
400 | 0,43 | 5600 | 28,14 | 1,000 | 0,0302152 | 42,931 | 214,656 |
500 | 0,66 | 7000 | 35,18 | 1,001 | 0,0377592 | 53,650 | 268,252 |
600 | 0,96 | 8400 | 42,21 | 1,001 | 0,0452969 | 64,360 | 321,801 |
700 | 1,30 | 9800 | 49,25 | 1,001 | 0,0528268 | 75,059 | 375,296 |
760 | 1,53 | 10640 | 53,47 | 1,002 | 0,0573405 | 81,472 | 407,362 |
900 | 2,15 | 12600 | 63,32 | 1,002 | 0,0678584 | 96,417 | 482,084 |
1000 | 2,65 | 14000 | 70,36 | 1,003 | 0,0753575 | 107,072 | 535,360 |
1100 | 3,21 | 15400 | 77,39 | 1,003 | 0,0828439 | 117,709 | 588,545 |
1200 | 3,82 | 16800 | 84,43 | 1,004 | 0,0903162 | 128,326 | 641,631 |
5100 | 66,76 | 71400 | 358,83 | 1,072 | 0,3596324 | 510,985 | 2554,924 |
5200 | 69,31 | 72800 | 365,86 | 1,074 | 0,3657485 | 519,675 | 2598,375 |
5300 | 71,90 | 74200 | 372,90 | 1,077 | 0,3718177 | 528,298 | 2641,492 |
5400 | 74,54 | 75600 | 379,93 | 1,080 | 0,3778396 | 536,855 | 2684,273 |
5460 | 76,14 | 76440 | 384,15 | 1,082 | 0,3814299 | 541,956 | 2709,779 |
5600 | 79,94 | 78400 | 394,00 | 1,086 | 0,3897403 | 553,764 | 2768,819 |
5660 | 81,59 | 79240 | 398,23 | 1,088 | 0,3932732 | 558,783 | 2793,917 |
5860 | 87,21 | 82040 | 412,30 | 1,094 | 0,4049239 | 575,337 | 2876,687 |
16300 | 546,16 | 228200 | 1146,83 | 1,587 | 0,7763798 | 1103,122 | 5515,608 |
16400 | 551,62 | 229600 | 1153,87 | 1,593 | 0,7782614 | 1105,795 | 5528,975 |
16500 | 557,11 | 231000 | 1160,91 | 1,598 | 0,7801222 | 1108,439 | 5542,195 |
16600 | 562,60 | 232400 | 1167,94 | 1,604 | 0,7819626 | 1111,054 | 5555,270 |
16700 | 568,11 | 233800 | 1174,98 | 1,610 | 0,7837828 | 1113,640 | 5568,201 |
16800 | 573,63 | 235200 | 1182,01 | 1,616 | 0,7855830 | 1116,198 | 5580,990 |
16900 | 579,16 | 236600 | 1189,05 | 1,622 | 0,7873634 | 1118,728 | 5593,639 |
17000 | 584,71 | 238000 | 1196,08 | 1,628 | 0,7891244 | 1121,230 | 5606,149 |
17100 | 590,27 | 239400 | 1203,12 | 1,634 | 0,7908661 | 1123,705 | 5618,523 |
17200 | 595,84 | 240800 | 1210,16 | 1,640 | 0,7925889 | 1126,152 | 5630,762 |
17300 | 601,42 | 242200 | 1217,19 | 1,646 | 0,7942928 | 1128,573 | 5642,867 |
Из таблиц видно, что можно использовать 5-ю кратность начиная с 2.5 МэВ/н до 545 Мэв/н. Для использования всего диапазона по энергии можно использовать 6-ю кратность вплоть до 300 Мэв/н., затем «слить» банчи, перейти на 3-ю кратность и продолжить ускорение до 600 МэВ/н.
Если нужно перейти на 1-ю кратность с охлаждением, то это можно сделать, начиная с 65 МэВ/н.
Требование к вакууму
Во всех случаях парциальный состав остаточного газа на «тёплых» участках принимался как: 90% фракции H2 и 10% в равной пропорции: CH4, CO, CO2. На и «холодных» участках состав газа выбирался из 100% фракции H2, так как все остальные газы в «холодных» участках вымораживаются.
Расчёт приведён для трёх значений времени инжекции при 3 МэВ/н и 6 МэВ/н для длительности времени инжекции 0.02 с, и давлении остаточного газа в вакуумной камере бустера Нуклотрона 10-10 Торр.
Рис. 5. Полные потери Au32+ от энергии за рабочий цикл бустера Нуклотрона, сечения по Франзке-Смолякову (чёрная кривая) и Шевелько (красная кривая), τинж.=0.02 с, давление 10-10 Торр.
Выводы
Основные характеристики пучка при переходе к энергии инжекции 3 Мэв/нуклон будут следующими.
· При некогерентном сдвиге частот 0.1 допустимое число частиц в импульсе составит 2.5∙109 частиц в импульсе.
· Магнитное поле при инжекции равно 0.11 Тл.
· Длительность одного оборота – 9 мс, частота обращения – 0.12 МГц.
· Для коэффициента перекрытия по частотам ВЧ станции 11 максимальная частота обращения равна 1.32 МГц.
· При пятой кратности кратности ускорения диапазон ускоряемых ионов будет от 3.5 МэВ/нуклон до 550 МэВ/нуклон.
· Если нужно перейти на 1-ю кратность с охлаждением, то это можно сделать, начиная с 65 МэВ/нуклон.
