CYKLOTRON REZONATOR STRIPPER JONOWÓD MAGNES GŁÓWNY Stripper jest to cienka folia węglowa. Służy do przeładowania jonów (obdarcia ich z elektronów). Zmiana ładunku jonów powoduje zmianę toru ich ruchu, umożliwiając wyprowadzenie wiązki z cyklotronu. Cyklotron służy do przyspieszania jonów (w tym wypadku od B do Ar). Urządzenie to waży 240 ton. Pole wytwarzane przez magnes główny służy do zakrzywiania toru ruchu cząstek. Średnie pole magnetyczne wynosi 2 T. REZONATOR STRIPPER JONOWÓD Jonowodem prowadzona jest wiązka z cyklotronu do układu eksperymentalnego. Do ogniskowania wiązki używa się pola magnetycznego wytwarzanego przez różnego rodzaju elektromagnesy (m.in. dipole, kwadrupole). Przy cyklotronie pracują 2 rezonatory. Przetwarzają one napięcia wysokiej częstości z około 2 kV maksymalnie do 70 kV. MAGNES GŁÓWNY

WYKŁADZINY DUANTÓW DOLINY SEKTORY W cyklotronie są 4 sektory i 4 doliny (2 widoczne i 2 pod wykładzinami duantów). W sektorach pole magnetyczne jest wyższe niż w dolinach. Na granicy niskiego i wysokiego pola magnetycznego tworzy się tzw. soczewka magnetyczna ogniskująca przyspieszaną wiązkę. DOLINY SEKTORY Wewnątrz wykładzin umieszczone są duanty, na które podawane jest napięcie (do 70kV) o wysokiej częstości (od 12 MHz do 19 MHz). Wykładziny są uziemione. W szczelinie pomiędzy brzegiem duantu a brzegiem wykładziny następuje przyspieszanie jonów.

CYKLOTRON v r FL Fo B

Zasada działania RF Duanty N S B Źródło jonów

CYKLOTRON IZOCHRONICZNY

Średnie pole izochroniczne

Wzrost pola w funkcji promienia

N S

Siła Thomasa N S θ Bθ z, Bz vr FT r

Harmoniczne Harmoniczna parzysta (h=2) A B

Harmoniczna nieparzysta (h=3)

Przekrój pionowy: źródło jonów, linia iniekcyjna i cyklotron

Zasada działania źródła ECR (Electron Cyclotron Resonance )

Źródło jonów typu ECR w ŚLCJ UW Elektromagnesy Magnesy stałe Komora wyładowań Linia transmisyjna Transformator Falowód Diafragma Układ soczewek elektrostatycznych

DIPOL stygmatyczny POZIOM

“OGNISKOWANIE” W CZASIE - BUNCHER

Funkcja Bunchera Wiązka jonów ze źródła

Inflektor z polem magnetycznym

Straty prędkości i energii

Zakrzywienie wiązki jonów w centrum cyklotronu

Wyprowadzenie wiązki - Stripping STRIPPER Q1 Q2>Q1

Stopień jonizacji po stripperze przy niskiej energii

Stopień jonizacji po stripperze przy wyższej energii

Emitancja, Akceptancja Twierdzenie Liouville’a "In the vicinity of a particle, the particle density in phase space is constant if the particles move in an external magnetic field or in a general field in which the forces do not depend upon velocity." W pobliżu wybranej cząstki, gęstość cząstek w przestrzeni fazowej jest stała, jeśli te cząstki poruszają się w zewnętrznym polu magnetycznym lub w innym polu, w którym siły nie zależą od prędkości.

Przykłady emitancji z x dx/dz E=0 Wiązka ròwnoległa Wiązka rozbieżna (homocentryczna) E=0

Wiązka z z x dx/dz b a

Dopasowanie l 2a z φ a

Siła Lorentza w kwadrupolu x y S N Fx Fy

Własności optyczne kwadrupola Dryft (wolny odcinek)

Zx Zy Fx Fy Hy Hx

Wiązka w dublecie kwadrupolowym F z s2 XOZ

F D s2 L s s1 z

Dublet kwadrupolowy

Dublet kwadrupolowy

Steering N1=No.COS(φ) N2=No.sin(φ) + B - + -

Korekcja biegu wiązki dwoma steeringami

Diagnostyka wiązki Kubek Faradaya V -300 V Wiązka I

Diagnostyka wiązki Luminofor-”łapa” TV Wiązka I Scyntylator

RF

Koniec

Z powodu rozrzutu prędkości i wspòłrzędnych cząstek, punkty w 6-cio wymiarowej przestrzeni fazowej zajmują skończoną objętość. Ta objętość jest inwariantem w przestrzeni kanonicznie sprzężonych zmiennych. Dla nas ważny przypadek: zmienne rozdzielają się w ròwnaniach ruchu I wtedy każda z podprzestrzeni jest inwariantem, Emitancja=const, np.:

Współczynnik emisji wtórnej Miedź 1.3 600 Volt Srebro 1.5 800 Platyna 1.8 800 Węgiel 0.45 500 Aluminium 2.35 500

Sonda cylindryczna t V(t) Jonowód

Emitancja, Akceptancja Dopasowanie OPTYKA JONOWA Emitancja, Akceptancja Dopasowanie

PION