Moderne acceleratorers fysik og anvendelse Forelæsning 7b Diagnostik

Transkript

1 Moderne acceleratorers fysik og anvendelse Forelæsning 7b Diagnostik Diagnostik er en accelerators øjne og ører En accelerator er ikke bedre end dens diagnostik Diagnostik findes i mange varianter og afskygning muligt at gå i detalje med alting

2 Diagnostik

3 Beam Transformer (Current Transformer) Puls gennem ferritkerne giver puls i sekundær vindingerne Ser den afledte af strømmen

4 Beam Transformer 2 Adderer modstand (og kapacitet) Får nu pulsen (med en vis rise-time og droop-time Baseline skifter Ser kun AC Kun pulseret beam Båndbredder op til 2 GHz Risetime: ~200 ps Droop: ~1%/µs Følsomhed : ~1 ma (nemt) Bruges i transfersbeamlines, boostere og ringe til optimering af injektion (og ekstraktion)

5 DC Beam Transformer (DCCT) For at følge DC strømmen bruges en DCCT H DC =0 H DC <>0 DC strømmen vil oftest være den mest vigtige enkelt parameter

6 Eksempler Bergoz NPCT (en DCCT) Bergoz FCT Følsomhed: ~1-10 µa

7 Wall-Current monitor Opfange spejlladningerne i vakuumkammeret Mere prof har man en ordentlig skærm (med ferritringe til at sænke cut-off frekvensen)

8 Position pickups Diagonal skåret skotøjsæske Sum signal fra ELISA (3 omgange) Kan se brøkdele af µa

9 Button Pickups Standard for elektron ringe til BPM (Beam Position Monitor) 4 knapper anbragt symmetrisk omkring beamet k X k X x = k Y y = Relativt nemt få sub-µm præcision Kun lineær tæt omkring centeret Kun lineær tæt omkring centeret Kalibrerer centeret vha. nærtsiddende Qpol

10 Placering af pickups For positionbestemmelse til orbit korrektion Bør sidde hvor beta er stor Bør have 4 pickups per betatronsvingning N pickups >=4*Q Vælger så det passer med symmetrien

11 Striplines Meget følsom pickup Retningsfølsom Også meget effektiv til eksitation af beamet Dyrere end buttom pickup (derfor ikke 100 vis på en ring)

12 Faraday cup MEGET brugt til strømbestemmelse specielt til transferlines (lav-energi) Destruktiv Med følsom amperemeter kan man måle fa

13 Secondary-Emission Monitor (SEM) Måler strømmen væk fra et folie eller en tråd pga sekundær elektronudsendelse Med mange tråde kan man måle en profil

14 Wire-scanner Ofte kan man ikke have en tråd inde i beamet i ret lang tid pga. beamdestruktion Derfor bruger man en hurtig flyvende tråd Kan måle enten strømmen direkte eller sekundære elektroner

15 Multi-Wire Chamber Beamet ioniserer gassen. Elektronerne opfanges af trådene, og måles Meget stor dynamisk område (ændre gastrykket) Reference detektor for Partikel Terapi beams Position og intensitet Vigtigt for præcist at kunne ramme tumoren

16 Ioniseringskammer Beamet ionisere en gas. Kan igen måle strømmen. Meget følsom detektor Beam Loss Monitor

17 Mange typer Ioniseringskammer Beam Loss Monitor Scintillator + fotomultiplier Pindiodes Placeres rundtomkring så man kan bestemme hvor beamtab forekommer Mere følsom end f.eks. DCCT en Kræver høj-energetiske partikler Bergoz Pin diode BLM

18 Gas Curtain Noget specielt ting Elektroner fra gasjet en en accelereres til en scintillator, og kan så fotograferes

19 Residual-Gas Monitor Det tyndeste target er blot restgassen

20 Meget udbredt Scintillerende plade der kørers ind og ud af beamet Giver intensitet, position og beamstørrelse Meget visuel Kvantitativ via framegrabber Kan have problemer med mætning Destruktiv Scintillator skærme

21 Optical Transistion Radiation (OTR) Når en ladet partikel krydser en grænse mellem to forskellige brydningsindeks udsendes lys Lyset udsendes i en konus med θ 1/γ Bruges kun hvor γ>>1 SR ringe Mætter ikke!

22 Synkrotron Stråling Synkrotron strålingen kan afbilledes på et kamera og give megen information om beamet Position Beamstørrelser emittans Intensitet Instabiliteter Ganske gratis

23 Skraber målinger Hvis man kører en skraber ind i beamet og moniterer strømmen, kan man bestemme emittansfordelingen Husk at partiklerne udfører betatron svingninger frem og tilbage med en maksimal amplitude εβ

24 Tune måling

25 Schottky Scans Betragt en enkelt partikel i en lagerring Mange partikler med forskellig omløbsfrekvenser Giver også signal for coasting (DC) beams pga. statistiske fluktuationer Antallet af partikler indenfor en givet længde vil variere med N Kan bruges både longitudinalt og transversalt

26 Schottky måling På GSI, Darmstadt bruger man Schottky målinger til at bestemme massen af sære, sjældne atomkerner

27 Emittansmåling Mål beamstørrelsen 3 (passende) steder Hvis man ved hvordan beamstørrelsen burde udvikle sig kan man beregne emittansen Alternativ til 3 steder: Mål for 3 forskellige Q-pol settings Q-pol scan