ALICJA (akcelerator)
Coordinates : Accelerators and Lasers In Combined Experiments (ALICE) lub Energy Recovery Linac Prototype (ERLP) to 35MeV urządzenie do testowania akceleratorów liniowych z odzyskiem energii w Daresbury Laboratory w Cheshire w Anglii. Projekt został pierwotnie pomyślany jako stanowisko testowe dla źródła światła czwartej generacji (4GLS) i składa się z:
- Laser fotoiniektorowy 350 keV .
- akcelerator liniowy RF o mocy 8,35 MeV .
- Nadprzewodzący główny akcelerator RF 35MeV, w którym energia jest odzyskiwana ze zużytych wiązek elektronów i przekazywana do nowych wiązek.
- Laser na swobodnych elektronach na podczerwień (FEL), wykorzystujący undulator z magnesami trwałymi wypożyczony na stałe z Thomas Jefferson National Accelerator Facility (TJNAF).
- System transportowy ERL, który przenosi wiązki elektronów przez FEL iz powrotem do akceleratora liniowego z prawidłową fazą RF, aby je spowolnić, a tym samym odzyskać z nich energię.
Akcelerator ALICE to akcelerator liniowy z odzyskiem energii (ERL), który łączy w sobie wszystkie cechy źródła światła czwartej generacji, choć w mniejszej skali. ERL nie jest ograniczony dynamicznymi właściwościami pierścieni akumulacyjnych i dlatego może osiągnąć niespotykaną dotąd jasność wiązki elektronów, ograniczoną jedynie przez działo elektronowe. Odzysk energii pozwala również na znaczne zwiększenie średniej mocy źródeł światła (bez budowy w pobliżu dedykowanej elektrowni!).
Zdolność do wytwarzania ultrakrótkich wiązek elektronów znacznie poniżej 1 ps oraz dostępność kilku źródeł światła o różnych „kolorach” otwiera wiele możliwości prowadzenia badań szybkich procesów w skali femtosekundowej w fizyce molekularnej i ciała stałego, by wymienić tylko kilka.
Projekt ALICE został rozszerzony o 19- wnękowy przyspieszający pierścień FFAG , znany jako projekt EMMA . Budowa maszyny EMMA rozpoczęła się we wrześniu 2009 r. Na dzień 31 marca 2011 r. Zakończono pełne okrążenie pierścienia w celu potwierdzenia zasady .
Zasada
Działo fotoelektronowe prądu stałego generuje krótkie wiązki elektronów o niskiej emisji o długości kilku pikosekund (ps) i przyspiesza je do skromnych 350 keV. Nominalny ładunek wiązki na ALICE wynosi 80 pikokulombów (pC). Wiązki są produkowane w pociągach trwających od ~10ns do 100ms, a częstotliwość powtarzania pociągów może zmieniać się od 1 do 20 Hz. W pociągu wiązki są od siebie oddalone o 12,3 ns, co odpowiada częstotliwości powtarzania impulsów laserowych 81,25 MHz.
Wiązka elektronów jest następnie wstrzykiwana do nadprzewodzącego akceleratora liniowego (booster), przyspieszana do energii 8,35MeV i transportowana do głównego akceleratora liniowego, który zwiększa energię wiązki do 35MeV. Oba nadprzewodzące akceleratory liniowe są schładzane do około 20 K za pomocą ciekłego helu. Faza przyspieszania głównego akceleratora liniowego jest wybierana w taki sposób, że wzdłuż wiązki wprowadzany jest określony dźwięk energii, dzięki czemu można go później skompresować wzdłużnie w szykanie magnetycznej (kompresor wiązki). Wiązka dociera do szykany po obróceniu o 180° w pierwszym potrójnym zakręcie achromatycznym ARC1.
Po kompresji wiązka, składająca się teraz z wiązek subpikosekundowych, wchodzi do undulatora magnetycznego, który stanowi główną część lasera na swobodnych elektronach średniej podczerwieni (FEL). Laser ten generuje światło podczerwone o długości fali ~5mm.
Wiązka zużytych elektronów jest zawracana do wejścia głównego akceleratora liniowego przez drugi ARC2 dokładnie w momencie, gdy faza RF jest dokładnie przeciwna do początkowej fazy przyspieszania. Warunek ten wymaga dokładnego dostosowania długości ścieżki wiązki elektronów, co jest osiągane poprzez przesuwanie ARC1 jako całości. Wiązka jest teraz zwalniana, oddając swoją energię z powrotem do pola elektromagnetycznego wewnątrz wnęk RF akceleratora liniowego (odzyskiwanie energii) i wychodzi z akceleratora liniowego o pierwotnej energii 8,35 MeV. Ta odzyskana energia jest kierowana do zrzutu wiązki, co kończy jej krótki, ale użyteczny okres użytkowania
Główne parametry
| - | Parametry nominalne | Obecnie osiągnięte |
|---|---|---|
| Napięcie prądu stałego pistoletu | 350 kV | 350 kV z nominalną ceramiką WN; obecnie pistolet pracuje pod napięciem 230 kV |
| Nominalna opłata za wiązkę | 80 szt | 80 pC (>~200 pC może być również dostarczone) |
| Katoda | NEA GaA | NEA GaA |
| Laser Nd: YVO4 (druga harmoniczna) | 532 nm | 532 nm |
| Punkt laserowy | 4,1 mm FWHM | Zmienny |
| Długość impulsu laserowego | 28 KM FWHM | 28 ps z układaczem impulsów laserowych |
| Wydajność kwantowa | 1-3% | ~4% (~15% w warunkach laboratoryjnych) |
| Energia wtryskiwacza | 8,35 MeV | Obecnie 7,0 MeV |
| Całkowita energia wiązki | 35 MeV | Obecnie 30 MeV |
| Częstotliwość radiowa | 1,3 GHz | 1,3 GHz |
| Częstotliwość powtarzania pęczków | 81,25MHz | 81,25MHz |
| Długość pociągu | 0-100 ms | Do 100 µs przy 40 pC |
| Częstotliwość powtórzeń pociągu | 1–20 Hz | 1–20 Hz |
| Skompresowana długość pęczka | <1ps przy 80pC | Do zmierzenia |
| Prąd szczytowy w skompresowanej wiązce | 150A | Do zmierzenia |
| Maksymalny średni prąd | 13 mA | - |
| Prąd MAX w pociągu | 6,5 mA | > 6,5 mA, ale przy krótszych długościach pociągów |
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- ERLP
- Strona projektu ASTeC
- Rada ds. Obiektów Naukowo-Technicznych zarchiwizowana 2015-09-12 w Wayback Machine
- Williams, Piotr. „Akceleratory cząstek” . Nauka za kulisami . Brady'ego Harana .