快循环同步加速器的二极磁铁和四极磁铁磁场变化过快可能会在常规真空管道中引发严重的涡流效应,针对这一问题国内外提出了多种新型真空管道方案,例如陶瓷管道、外侧加筋超薄壁不锈钢管道以及陶瓷内衬超薄壁不锈钢管道等等。最近中国科...快循环同步加速器的二极磁铁和四极磁铁磁场变化过快可能会在常规真空管道中引发严重的涡流效应,针对这一问题国内外提出了多种新型真空管道方案,例如陶瓷管道、外侧加筋超薄壁不锈钢管道以及陶瓷内衬超薄壁不锈钢管道等等。最近中国科学院近代物理研究所(IMP)的HIAF工程团队提出了用钛合金内衬代替陶瓷内衬的方案,形成的钛合金内衬超薄壁不锈钢真空管道横向孔径更小,出气率更低,制造成本也更少。但钛合金内衬真空管道将成为HIAF装置的环形主加速器BRing上重要的束流耦合阻抗源。其中四极铁钛合金内衬真空管道引入的阻抗及其影响,以及相应阻抗减小设计的有效性尚待评估。本工作首先在模拟软件CST studio suite中使用两种不同的方法分别对各种规格的四极铁钛合金内衬真空管道的阻抗进行了模拟,两种方法给出了互相接近的结果。然后在此基础上计算了换用钛合金内衬真空管道后BRing的全环横向阻抗。进一步地,本工作结合全环阻抗数据利用Vlasov solver计算了换用钛合金内衬真空管道后BRing上^(78)Kr^(19+)束在不同流强下的模式频率移动。发现二极磁铁和四极磁铁钛合金内衬真空管道采用阻抗减小设计前,BRing上^(78)Kr^(19+)束发生横向模耦合不稳定性的流强阈值为2.7×10^(11)ppp,低于BRing上^(78)Kr^(19+)束的设计流强(3×10^(11)ppp)。采用阻抗减小设计后,^(78)Kr^(19+)束发生横向模耦合不稳定性的流强阈值会提升到4.4×10^(11)ppp。这表明二极铁和四极铁钛合金内衬真空管道的阻抗减小设计是有效的。仅从横向宽带束流耦合阻抗的角度来看,BRing二极磁铁和四极磁铁上用钛合金内衬真空管道替代陶瓷内衬真空管道是可行的。展开更多
文摘快循环同步加速器的二极磁铁和四极磁铁磁场变化过快可能会在常规真空管道中引发严重的涡流效应,针对这一问题国内外提出了多种新型真空管道方案,例如陶瓷管道、外侧加筋超薄壁不锈钢管道以及陶瓷内衬超薄壁不锈钢管道等等。最近中国科学院近代物理研究所(IMP)的HIAF工程团队提出了用钛合金内衬代替陶瓷内衬的方案,形成的钛合金内衬超薄壁不锈钢真空管道横向孔径更小,出气率更低,制造成本也更少。但钛合金内衬真空管道将成为HIAF装置的环形主加速器BRing上重要的束流耦合阻抗源。其中四极铁钛合金内衬真空管道引入的阻抗及其影响,以及相应阻抗减小设计的有效性尚待评估。本工作首先在模拟软件CST studio suite中使用两种不同的方法分别对各种规格的四极铁钛合金内衬真空管道的阻抗进行了模拟,两种方法给出了互相接近的结果。然后在此基础上计算了换用钛合金内衬真空管道后BRing的全环横向阻抗。进一步地,本工作结合全环阻抗数据利用Vlasov solver计算了换用钛合金内衬真空管道后BRing上^(78)Kr^(19+)束在不同流强下的模式频率移动。发现二极磁铁和四极磁铁钛合金内衬真空管道采用阻抗减小设计前,BRing上^(78)Kr^(19+)束发生横向模耦合不稳定性的流强阈值为2.7×10^(11)ppp,低于BRing上^(78)Kr^(19+)束的设计流强(3×10^(11)ppp)。采用阻抗减小设计后,^(78)Kr^(19+)束发生横向模耦合不稳定性的流强阈值会提升到4.4×10^(11)ppp。这表明二极铁和四极铁钛合金内衬真空管道的阻抗减小设计是有效的。仅从横向宽带束流耦合阻抗的角度来看,BRing二极磁铁和四极磁铁上用钛合金内衬真空管道替代陶瓷内衬真空管道是可行的。
