Published February 1986 | Version v1
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Studies on the particle dynamics in high-frequency quadrupole accelerators

Description

In the present thesis the particle dynamics in rf quadrupole accelerators (RFQ) was studied. First the analytic theory of the particle motion is presented which results directly from the equations of motion. From this follow especially equations for the maximally transportable current strength in a RFQ accelerator. Because this theory however is at higher phase shift no longer correct and can in this case only serve as approximational method and because also the anharmonic longitudinal motion was linearized it was necessary to study the particle dynamics by means of numerical solution of the equations of motion, by the PARMTEQ program the equations of motion were directly integrated whereby the space-charge effect can be included. The comparison of the simulation calcualtion with the analytic theory and the test of both in the experiment was at first performed for the proton model of a heavy ion RFQ. An essential object of the study was hereby the influence of the higher harmonics of the field distribution on the particle dynamics which were at the proton model especially high because of a low transverse phase shift. (orig./HSI)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit wurde die Teilchendynamik in Hochfrequenz - Quadrupol - Beschleunigern (RFQ) untersucht. Zu Beginn wurde die analytische Theorie der Teilchenbewegung vorgestellt, die sich direkt aus den Bewegungsgleichungen ergibt. Hieraus folgen insbesondere Gleichungen fuer die maximal transportierbare Stromstaerke in einem RFQ-Beschleuniger. Da diese Theorie jedoch bei hoeheren Phasenvorschueben nicht mehr korrekt ist und in diesem Fall nur als Naeherungsmethode dienen kann und da zudem die anharmonische longitudinale Bewegung linearisiert wurde, war es notwendig die Teilchendynamik mittels numerischer Loesung der Bewegungsgleichungen zu untersuchen. Mit dem Programm PARMTEQ werden die Bewegungsgleichungen nach Vorgabe verschiedener Teilchenverteilungen direkt integriert, wobei die Wirkung der Raumladung einbezogen werden kann. Der Vergleich der Simulationsberechnung mit der analytischen Theorie und deren beider Ueberpruefung am Experiment wurde zunaechst fuer das Protonenmodell eines Schwerionen-RFQ durchgefuehrt. Wesentlicher Untersuchungsgegenstand war hierbei der Einfluss der harmonischen Obermoden der Feldverteilung auf die Teilchendynamik, der beim Protonenmodell aufgrund eines geringen transversalen Phasenvorschubes besonders hoch war. (orig./HSI)

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Original title (German)
Untersuchungen zur Teilchendynamik in Hochfrequenz-Quadrupol-Beschleunigern

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Imprint Pagination
180 p.
Report number
GSI--86-5