АЛИСА (ускоритель)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( апрель 2013 г. ) |
 | Эта статья включает список литературы , связанную литературу или внешние ссылки , но ее источники остаются неясными, поскольку в ней отсутствуют встроенные цитаты . ( январь 2024 г. ) |
53 ° 20'35 "N 02 ° 38'26" W / 53,34306 ° N 2,64056 ° W
Ускорители и лазеры в комбинированных экспериментах ( ALICE ), или ускорителя с рекуперацией энергии линейного Прототип ( ERLP ) — это испытательная установка линейного ускорителя с рекуперацией энергии с энергией 35 МэВ в лаборатории Дарсбери в Чешире, Англия. Первоначально проект был задуман как испытательный стенд для источника света 4-го поколения (4GLS) и состоит из:
- Фотоинжекторный лазер с энергией 350 кэВ .
- на энергию 8,35 МэВ . Сверхпроводящий радиочастотный ускоритель
- Основной сверхпроводящий РЧ линейный ускоритель с энергией 35 МэВ, в котором энергия рекуперируется из использованных электронных сгустков и передается новым сгусткам.
- Инфракрасный ондулятор лазер на свободных электронах (FEL), использующий магнита, постоянного предоставленный на постоянной основе Национальным ускорительным центром Томаса Джефферсона (TJNAF).
- Транспортная система ERL, которая транспортирует электронные сгустки через ЛСЭ и обратно в линейный ускоритель с правильной радиочастотной фазой, чтобы замедлить их и тем самым восстановить из них энергию.
Ускоритель ALICE представляет собой линейный ускоритель с рекуперацией энергии (ERL), который включает в себя все функции источника света 4-го поколения, хотя и в меньшем масштабе. ЭРЛ не ограничен динамическими свойствами накопителей и, следовательно, может достигать беспрецедентной яркости электронного пучка, ограниченной только электронной пушкой. Рекуперация энергии позволяет также значительно увеличить среднюю мощность источников света (без строительства поблизости специализированной электростанции!).
Способность создавать ультракороткие электронные сгустки со скоростью значительно ниже 1 пс и наличие нескольких источников света разного «цвета» открывают многочисленные возможности для проведения исследований быстрых процессов в фемтосекундном масштабе в физике молекулярного и твердого тела, и это лишь некоторые из них.
Проект ALICE был расширен за счет добавления с 19 полостями Non-Scaling ускоряющего кольца FFAG , известного как проект EMMA . Строительство машины EMMA началось в сентябре 2009 года. По состоянию на 31 марта 2011 года было завершено полное кругосветное плавание для подтверждения принципа действия .
Принцип
[ редактировать ]Фотоэлектронная пушка постоянного тока генерирует короткие сгустки электронов с низким эмиттансом длиной в несколько пикосекунд (пс) и ускоряет их до скромной энергии 350 кэВ. Номинальный заряд пучка на ALICE составляет 80 пикокулон (пКл). Сгустки формируются в виде цугов длительностью от ~10 нс до 100 мс, а частота повторения цугов может варьироваться от 1 до 20 Гц. Внутри цуга сгустки разделены интервалом 12,3 нс, что соответствует частоте следования лазерных импульсов 81,25 МГц.
Затем электронный пучок вводится в сверхпроводящий линейный ускоритель (бустер), ускоряется до энергии 8,35 МэВ и транспортируется в основной линейный ускоритель, который увеличивает энергию пучка до 35 МэВ. Оба сверхпроводящих линейных ускорителя охлаждаются примерно до 20 К жидким гелием. Фаза ускорения основного линейного ускорителя выбирается таким образом, чтобы вдоль сгустка вводился специфический энергетический чирп , который впоследствии можно было сжать в продольном направлении в магнитной шикане (компрессор сгустка). Луч достигает шиканы после поворота на 180° в первом тройном изгибе ахромата ARC1.
После сжатия луч, состоящий теперь из субпикосекундных сгустков, попадает в магнитный ондулятор, который составляет основную часть лазера на свободных электронах среднего ИК-диапазона (ЛСЭ). Этот лазер генерирует ИК-излучение с длиной волны ~5 мм.
Отработанный электронный пучок возвращается ко входу главного линейного ускорителя через второй ARC2 в тот момент, когда радиочастотная фаза точно противоположна начальной фазе ускорения. Это условие требует точной регулировки длины пути электронного луча, что достигается перемещением ARC1 в целом. Теперь луч замедляется, возвращая свою энергию электромагнитному полю внутри РЧ-полостей линейного ускорителя (регенерация энергии) и выходит из линейного ускорителя с исходной энергией 8,35 МэВ. Этот восстановленный луч энергии направляется в хранилище лучей, заканчивая его короткий, но полезный срок службы.
Основные параметры
[ редактировать ]| - | Номинальные параметры | В настоящее время достигнуто |
|---|---|---|
| Напряжение постоянного тока пистолета | 350 кВ | 350 кВ с номиналом ВН керамическим; в настоящее время пушка работает на напряжении 230 кВ |
| Номинальная стоимость пакета | 80 ПК | 80 шт. (возможна доставка >~200 шт.) |
| катод | СВА Газ | СВА Газ |
| Лазер Nd:YVO4 (2-я гармоника) | 532 нм | 532 нм |
| Лазерное пятно | 4,1 мм по полувысоте | Переменная |
| Длина лазерного импульса | 28 пс на полувысоте | 28ps с лазерным накопителем импульсов |
| Квантовая эффективность | 1-3% | ~4% (~15% в лабораторных условиях) |
| Энергия инжектора | 8,35 МэВ | В настоящее время 7,0 МэВ |
| Полная энергия луча | 35 МэВ | В настоящее время 30 МэВ |
| РЧ частота | 1,3 ГГц | 1,3 ГГц |
| Частота повторения связки | 81,25 МГц | 81,25 МГц |
| Длина поезда | 0–100 мс | До 100 мкс на 40 ПК |
| Частота повторения поездов | 1–20 Гц | 1–20 Гц |
| Длина сжатого пучка | <1 пс при 80 пКл | Быть измеренным |
| Пиковый ток в сжатом пучке | 150А | Быть измеренным |
| Максимальный средний ток | 13 мА | - |
| МАКС. ток в поезде | 6,5 мА | > 6,5 мА, но при более коротких длинах шлейфа |
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]- ЕРЛП
- Страница проекта АСТЭК
- Совет по науке и технологиям. Архивировано 12 сентября 2015 г. в Wayback Machine.
- Уильямс, Питер. «Ускорители частиц» . Закулисная наука . Брэйди Харан .