Electron cooling for low-energy antiprotons
Description
Divergence and size of stored ion beams can be reduced superimposing on them an intense, monoenergetic electron beam with little transverse motion ('electron cooling'). The present work first considers the theoretical foundations of the method and then describes the planning and construction of an electron beam device for cooling antiprotons with MeV energies in the storage ring LEAR and CERN. With respect to the quantitative description of the method, the microscopic processes during the damping of the ion motion, the effect of the damping on an ion in a storage ring, and the properties of the intense, magnetically guided electron beam are discussed. Special attention is paid to the improvement of ion beam cooling due to the magnetic field guiding the electron beam. The electron beam device, operated in ultra-high vacuum, and the experience gained during its construction are described; experiments performed during the test period are presented. The work further develops a numerical simulation of electron cooling on the basis of the theory discussed. Given realistic external parameters, the simulation yields cooling times and equilibrium states of the ion beam during electron cooling in a storage ring. Finally, non-destructive methods for measuring the velocity distribution in the electron beam are described, which may prove helpful for optimizing the beam cooling. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Divergenz und Strahlgroesse von gespeicherten Ionenstrahlen lassen sich verringern, indem man ihnen einen intensiven, monoenergetischen Elektronenstrahl mit geringer Transversalbewegung ueberlagert ('Elektronenkuehlung'). Die vorliegende Arbeit behandelt zunaechst die theoretischen Grundlagen der Methode und beschreibt anschliessend Planung und Aufbau einer Elektronenstrahlapparatur zur Kuehlung von Antiprotonen mit MeV-Energien im Speicherring LEAR am CERN. Im Hinblick auf die quantitative Beschreibung des Verfahrens werden die mikroskopischen Vorgaenge bei der Daempfung der Ionenbewegung, die Auswirkung der Daempfung auf die Ionen in einem Speicherring und die Eigenschaften des verwendeten intensiven, magnetisch gefuehrten Elektronenstrahls diskutiert. Besondere Aufmerksamkeit wird den vorteilhaften Auswirkungen des magnetischen Fuehrungsfelds fuer den Elektronenstrahl auf die Kuehlung des Ionenstrahls geschenkt. Die im Ultrahochvakuum betriebene Elektronenstrahlapparatur und die bei ihrem Aufbau gewonnenen Erfahrungen werden beschrieben; beim Testbetrieb durchgefuehrte Experimente werden dargestellt. Die Arbeit behandelt weiterhin die numerische Simulation der Elektronenkuehlung auf der Grundlage der diskutierten Theorie. Durch die Simulation werden Kuehlzeiten und Gleichgewichtszustaende des Ionenstrahls bei Elektronenkuehlung in einem Speicherring nach Vorgabe realistischer aeusserer Parameter berechnet. Abschliessend werden zerstoerungsfreie Methoden zur Ausmessung der Geschwindigkeitsverteilung im Elektronenstrahl beschrieben, die bei der Optimierung der Strahlkuehlung behilflich sein koennen. (orig.)
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Additional titles
- Original title (German)
- Elektronenkuehlung fuer nierderenergetische Antiprotonen
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 165 p.
- Report number
- KFK--4023
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 17055248
- Subject category
- S43: PARTICLE ACCELERATORS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ANTIPROTON BEAMS; BEAM MONITORING; BEAM TRANSPORT; CERN LEAR; DAMPING; ELECTRON BEAMS; ELECTRON COLLISIONS; ELECTRON COOLING; MAGNETIC FIELDS; ULTRAHIGH VACUUM
- Descriptors DEC
- ANTINUCLEON BEAMS; ANTIPARTICLE BEAMS; BEAM COOLING; BEAMS; COLLISIONS; LEPTON BEAMS; MONITORING; PARTICLE BEAMS