Энергетическое восстановление Linac

-это РЕКОМЕНДУЩИЙ ЛИНАК (ERL) тип линейного акселератора частиц , который обеспечивает луч электронов, используемых для получения рентгеновских лучей путем синхротронного излучения . ^{[ 1 ]} Впервые предложено в 1965 году ^{[ 2 ]} Идея заинтересовалась с начала 2000 -х годов. ^{[ 3 ]}

Спектральное сияние

Полезность рентгеновского луча для научных экспериментов зависит от спектрального сияния луча , которое говорит о том, какую силу данной длины волны сосредоточена на месте. В большинстве научной литературы по рентгеновским источникам используется тесно связанный термин, который называется Brilliance , в котором считается скорость произведенных фотонов, а не их власть. Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны фотона.

Очень высокая мощность обычно достигается путем предоставления энергии в коротких импульсах, что позволяет аппарату работать в рамках разумных потребностей в мощности и пределах охлаждения. В зависимости от длины импульса и скорости повторения среднее спектральное сияние будет намного ниже, чем пиковое спектральное сияние. Пиковое спектральное сияние и среднее спектральное сияние являются важными свойствами рентгеновского луча. Для некоторых экспериментов пиковое значение является наиболее важным, но для других экспериментов среднее значение является наиболее важным.

В качестве источника синхротронного света производительность рекулуда энергии падает между кольцом для хранения и свободным электронным лазером (FEL). Энергоснабжения LINAC имеют высокие скорости повторения и, следовательно, высокий средний спектральный сияние, но более низкое пиковое спектральное сияние, чем FEL. ^{[ 4 ]}

Механизм

При использовании рециркуляционной заряженной части частиц с магнитной решеткой, напоминающей кольцо для хранения , каждая частица проходит через рециркулирующую дугу, а затем замедляется в структуре LINAC . Та же самая структура LINAC также ускоряет новые низкоэнергетические частицы, которые непрерывно вводят в LINAC. Таким образом, вместо переработки луча частиц непрерывно, в то время как его эминтность увеличивается путем синхротронного излучения излучения , только его кинетическая энергия перерабатывается, что обеспечивает низкое излучение пучка, сохраняя при этом высокие скорости повторения, сравнимые с синхротронами .

Заряженные частицы (обычно электроны) вводят в линейный ускоритель (LINAC), где частицы ускоряются радиочастотным (RF) полем.
Луч ускоренных частиц выходит из LINAC и проходит через серию магнитов, которые направляют луч обратно к началу LINAC.
Длина пути луча такова, что возвращающиеся частицы находятся примерно на 180 градусов из фазы, а частицы ускоряются LINAC.
Разница фаз приводит к замедлению возвращающихся частиц, в то время как вновь впрыскиваемые частицы ускоряются. Кинетическая энергия замедленных частиц увеличивает интенсивность РЧ -поля, которое используется ускоренными частицами.

Энергетическое восстановление Linacs по всему миру

Брукхейвенская национальная лаборатория

BNL-ERL нацелен на 500 мА при 20 мВ. В настоящее время он находится в эксплуатации в Департаменте акселератора коллайдеров в Брукхейвенской национальной лаборатории. Одной из главных характеристик этого ERL является сверхпроводящий лазерный фотокатод РЧ-пистолет, прикрепленный на 1 мВт CW Klystron и оснащенный системой Load-Lock для вставки фотокатодов с высокой квантовой эффективностью. Этот пистолет ERF обеспечит высокую яркость электронных балок при беспрецедентной средней мощности. Цель этого ERL - служить платформой для НИОКР в высокую текущую ERL. В частности, проблемы генерации гало и контроля, проблемы с режимом более высокого порядка, когерентные выбросы для луча и высокая яркость, высокая мощность и сохранение. После его завершения мы планируем использовать его для различных приложений, таких как генерация излучения ТГц и рентгеновские лучи с высокой мощностью посредством рассеяния компона лазерного света с его электронного луча. ^{[ 5 ]}

Корнелльский университет

Корнелльский университет, в партнерстве с Брукхейвенской национальной лабораторией, находится в процессе построения Cbeta, ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} ERL, построенный с использованием оптики FFAG и сверхпроводящих радиочастотных полостей, нацеленных на 100 мА CW Electron Beam при 150 МэВ, в рамках исследовательской программы для будущего электрон-ионного коллайдера .

Проект по улучшению LHC CERN в LHEC

Недавнее исследование предполагает улучшение LHC крупного адронного коллайдера CERN ( ) , крупнейшего ускорителя, существующего в настоящее время (2013), добавив к большому хранению кольца LHC тангенциальную конструкцию двух линейных линейных электронов, каждый из которых из 1008 м. Длина, создавая, таким образом, возможность получить не только разбивание адрон-хадрона, но и, например, адроновые электронные и, таким образом, улучшить LHC в какой-то « LHEC ».

За это предложение, происходящее от специального комитета физиков CERN, М. Кляйн (Ливерпульский университет), о предложении Великобритании института физики , получила премию по взаимному рождению в 2013 году британских и немецких физических обществ . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Смотрите также

Алиса (акселератор) , прототип энергоснабжения LINAC, в лаборатории Daresbury в Чешире, Англия

Ссылки

^ Грунер, SM; Bilderback, D.; Базаров, я.; Finkelstein, K.; Krafft, G.; Merminga, L.; Padamsee, H.; Шен, Q.; Sinclair, C.; Tigner, M. (2002). «Энергоснабжение LINACS как источники синхротронного излучения (приглашенные)» . Обзор научных инструментов . 73 (3): 1402. Bibcode : 2002rsci ... 73.1402g . doi : 10.1063/1.1420754 .
^ Tigner, Maury (1965). «Возможный аппарат для экспериментов с электронным столкновением». Nuovo Cimento . 37 (3): 1228–1231. Bibcode : 1965ncim ... 37.1228t . doi : 10.1007/bf02773204 .
^ Ричард Талман (2007). "10". Акселератор рентгеновских источников Джон Уайли и сыновья. п. 299. ISBN 978-3527610297 .
^ Джон С. Хеммингер (май 2009 г.). Источники фотонов следующего поколения для больших проблем в науке и энергии (PDF) (отчет). USDepartment of Energy . Получено 1 октября 2013 года .
^ «300 мА Srf erl: I. Ben-Zvi» (PDF) . Bnl.gov . Получено 4 августа 2018 года .
^ «Классе: рекулум энергии Linac» . Classe.cornell.edu . Получено 4 августа 2018 года .
^ Gh hopesatote it old., "Cbeta Design Report, Coril-Bnl Erol Test Adscelor", Class-Corron, 2017.
^ Klein, Max (2013). «Ренессанс в поле зрения». Физический журнал 12 (8/9): 61-66 (на немецком языке).
^ O. Brüning, M. Klein: подготовка к будущему Proton-Lepton-Collider в Центре массовой системы TEV 21 сентября 2013 года в The Wayback Machine , CERN, внутренний отчет; Называется 2013, 17 сентября

[Gruner-1] Грунер, SM; Bilderback, D.; Базаров, я.; Finkelstein, K.; Krafft, G.; Merminga, L.; Padamsee, H.; Шен, Q.; Sinclair, C.; Tigner, M. (2002). «Энергоснабжение LINACS как источники синхротронного излучения (приглашенные)» . Обзор научных инструментов . 73 (3): 1402. Bibcode : 2002rsci ... 73.1402g . doi : 10.1063/1.1420754 .

[tigner-2] Tigner, Maury (1965). «Возможный аппарат для экспериментов с электронным столкновением». Nuovo Cimento . 37 (3): 1228–1231. Bibcode : 1965ncim ... 37.1228t . doi : 10.1007/bf02773204 .

[Talman-3] Ричард Талман (2007). "10". Акселератор рентгеновских источников Джон Уайли и сыновья. п. 299. ISBN 978-3527610297 .

[ngps-4] Джон С. Хеммингер (май 2009 г.). Источники фотонов следующего поколения для больших проблем в науке и энергии (PDF) (отчет). USDepartment of Energy . Получено 1 октября 2013 года .

[5] «300 мА Srf erl: I. Ben-Zvi» (PDF) . Bnl.gov . Получено 4 августа 2018 года .

[6] «Классе: рекулум энергии Linac» . Classe.cornell.edu . Получено 4 августа 2018 года .

[7] Gh hopesatote it old., "Cbeta Design Report, Coril-Bnl Erol Test Adscelor", Class-Corron, 2017.

[8] Klein, Max (2013). «Ренессанс в поле зрения». Физический журнал 12 (8/9): 61-66 (на немецком языке).

[9] O. Brüning, M. Klein: подготовка к будущему Proton-Lepton-Collider в Центре массовой системы TEV 21 сентября 2013 года в The Wayback Machine , CERN, внутренний отчет; Называется 2013, 17 сентября

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]