Système de découpage sous-harmonique d'un faisceau d'électrons pour injecteur d'accélérateur linéaire
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The need of a 100 % duty cycle electron accelerator for use in nuclear physics, has led in 1981 the CEN Saclay Linear Accelerator Group, to study a machine using the existing linac associated with a pulse stretcher ring. The production of electron bunches at the ring RF frequency (600 MHz) requires the design of a new injector including a chopping beam system with a deflecting electromagnetic cavity and a collimator. A comparison between four transverse magnetic modes, led to choose a TM110 parallelepipedic chopper. The construction of a prototype and of a vacuum-tight cavity followed by microwave measurements has permitted to solve several mechanical problems and to specify the cavity electrical properties. In a first step1the beam line, including - focusing, offset deflection coils, chopping with a rectangular collimator - has been studied, for zero intensity beam current, on the basis of a matrix model. An experimental 40 keV beam line, has been assembled to measure the bunch length. The method was based on a spectral analysis of the signal delivered by a large band, 50 ohms adapted beam collector. The bunch shape in the time domain was reconstructed by inverse Fourier transform. The beam dynamics has been studied with a 3D space charge model which has been introduced into the PARMELA tracking code. Simulations showed that a 150 keV, 2A beam could be chopped with the same deflecting lay-out.
Abstract FR:
La nécessité d'un accélérateur d'électrons à 100 % de cycle utile pour les besoins de la physique nucléaire, a conduit en 1981 le Service de l'Accélérateur Linéaire du CEN de Saclay, à étudier une machine utilisant l'accélérateur actuel associé à un anneau de lissage. La création de paquets d'électrons à la fréquence HF de l'anneau (600 MHz) amène à la conception d'un nouvel injecteur avec système de découpage de faisceau, constitué d'une cavité électromagnétique déflectrice associée à un collimateur. Une étude de quatre modes transverses magnétiques a conduit au choix d'un "hacheur" en cavité parallélépipédique fonctionnant au mode TM110. La construction d'un prototype et d'une cavité étanche, puis les mesures hyperfréquences associées ont permis de cerner différents problèmes mécaniques et de déterminer les propriétés électriques de la cavité. La ligne de faisceau, comprenant focalisation, bobines pour le décalage du balayage, découpage par un collimateur rectangulaire, a été étudiée, dans une première étape, pour un faisceau à courant nul, sur la base d'un modèle matriciel. Dans le but de mesurer les longueurs des paquets issus du découpage, une ligne expérimentale pour faisceau de 40 keV a été montée. Un système de mesure par capteur adapté à large bande, a été conçu. L'analyse spectrale du signal recueilli, a permis, par transformée de Fourier inverse, de reconstruire le signal dans le temps et de déterminer les caractéristiques du faisceau découpé. La dynamique du faisceau a été étudiée, avec un modèle de charge d'espace à trois dimensions qui a été implanté dans le code de calcul PARMELA. Les simulations ont montré qu'un faisceau de 150 keV, 2A, pouvait être découpé avec un système équivalent.