Linear properties of quadrupole lens systems related to space charge effects. Application to the calculation of the pre-injector adaptation triplets in the G.E.Sy.N. project
Creators
- 1. Commissariat a l'Energie Atomique - CEA, Centre d'Etudes Nucleaires de Saclay, Direction de la Physique, Departement du Synchrotron Saturne, Service charge de l'Entretien et du Fonctionnement de Saturne (France)
- 2. Laboratoire d'Electronique, Faculte des Sciences de Rennes (France)
Description
Advances made in the proton source technique make it possible to inject beams into accelerators that carry intense currents. Under these conditions, it is necessary to take into account the effects of space charge to calculate the geometric and magnetic characteristics of the quadrupole lenses of the injection systems of these beams, as well as the diameter of the vacuum chambers so that the totality of these beams can be injected. For a beam of a given intensity, the action of the space charge is all the more sensitive as the energy of the particles it carries is lower: in a large accelerator, it will be necessary to study the course of the beam by considering the space charge as long as the energy of this beam is low, i.e. in the injection system of the linear accelerator (or E <1 MeV) and in the channel connecting the linear accelerator to the synchrotron where the beam energy is only a few tens of MeV and the carried current may be greater than 100 mA. In this work, the author exposes a theory for calculating quadrupole lens transfer matrices and slip spaces considering space charge effects as well as beam envelopes when he assumes that: a) beam cross section by a plane perpendicular to the axis is either circular or elliptical; b) the emittances of the beam are either center parallelograms or ellipses; c) the charge density in any straight section of the beam is constant. He therefore limits itself to the linear approximation; the systematic study of non-linearities due to space charge will be the subject of a later study. Finally he applies the results obtained to calculate the characteristics of the adaptation triplets of the guide channel located between the pre-accelerator and the linear accelerator of the G.E.Sy.N. project
Abstract (French)
Les progres realises dans la technique des sources de protons permettent d'injecter dans les accelerateurs des faisceaux transportant des courants intenses. Dans ces conditions, il est necessaire de tenir compte des effets de charge d'espace pour calculer les caracteristiques geometriques et magnetiques des lentilles quadripolaires des systemes d'injection de ces faisceaux, ainsi que le diametre a donner aux chambres a vide pour que la totalite de ces faisceaux puisse etre injectee. Pour un faisceau d'intensite donnee, l'action de la charge d'espace est d'autant plus sensible que l'energie des particules qu'il transporte est plus faible: dans un grand accelerateur on devra etudier la marche du faisceau en tenant compte de la charge d'espace tant que l'energie de ce faisceau est faible, c'est-a-dire dans le systeme d'injection dans l'accelerateur lineaire (ou E < 1 MeV) ainsi que dans le canal reliant l'accelerateur lineaire au synchrotron ou l'energie du faisceau n'est que de quelques dizaines de MeV et le courant transporte pouvant etre superieur a 100 mA. Dans ce travail, nous exposons une theorie permettant de calculer les matrices de transfert des lentilles quadripolaires et des espaces de glissement compte tenu des effets de charge d'espace ainsi que les enveloppes du faisceau lorsque nous supposons que: a) la section du faisceau par un plan perpendiculaire a l'axe est soit circulaire, soit elliptique. b) les emittances du faisceau sont soit des parallelogrammes centres, soit des ellipses. c) la densite de charge dans toute section droite du faisceau est constante. Nous nous limitons donc a l'approximation lineaire; l'etude systematique des non-linearites dues a la charge d'espace fera l'objet d'une etude ulterieure. Finalement nous appliquons les resultats obtenus pour calculer les caracteristiques des triplets d'adaptation du canal de guidage situe entre le pre-accelerateur et l'accelerateur lineaire du projet G.E.Sy.N. (auteur)Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Proprietes lineaires des systemes de lentilles quadripolaires compte tenu des effets de charge d'espace. Application au calcul des triplets d'adaptation du pre-injecteur dans le projet G.E.Sy.N
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 50 p.
- Report number
- CEA-N--1109
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 49046818
- Subject category
- S43: PARTICLE ACCELERATORS; S71: CLASSICAL AND QUANTUM MECHANICS, GENERAL PHYSICS; S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING;
- Descriptors DEI
- BEAM DYNAMICS; BEAM EMITTANCE; BEAM INJECTION; BEAM OPTICS; CALCULATION METHODS; CHARGE DENSITY; CHARGE DISTRIBUTION; CROSS SECTIONS; DIFFERENTIAL EQUATIONS; ELECTRIC CHARGES; GEOMETRICAL ABERRATIONS; INTEGRAL CALCULUS; LENSES; OPTICAL PROPERTIES; QUADRUPOLES; SATURNE; SPACE CHARGE; TRAJECTORIES; TRIPLETS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; CYCLIC ACCELERATORS; DYNAMICS; EQUATIONS; MATHEMATICS; MECHANICS; MULTIPLETS; MULTIPOLES; PHYSICAL PROPERTIES; SYNCHROTRONS
Optional Information
- Notes
- 15 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS website for current contact and E-mail addresses