DINAMICA DEL FASCIO
DI PROTONI NEL LINAC
IMPLART
C. RONSIVALLE
Centro PMQ di ingresso LINAC1-SCDTL
Centro PMQ di uscita LINAC1-SCDTL
Centro PMQ di ingresso LINAC1-CCL
Centro PMQ di uscita LINAC1
Centro PMQ di ingresso LINAC2
Centro PMQ di uscita LINAC2
LINAC1-SCDTL
LINAC1-CCL
LINAC2
USCITA LINAC2
Il fascio e’ contenuto entro un
raggio di 1.7 mm
x=0.46 mm
y=0.27 mm
Energia media=230.5 MeV,
E=412.9 keV
Trasmissione dall’ingresso del
LINAC1=100%
Fascio di ingresso all’interno
dell’accettanza della macchina
VARIAZIONE DI ENERGIA
Energia (MeV)
IMPLART LINAC1-CCL
160
150
140
130
120
110
100
90
80
MODULO 12
MODULO 11
MODULO 10
MODULO 9
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1
1.1
Ampiezza del campo elettrico nell'ultimo
modulo acceso
RMS Energy Spread (MeV)
IMPLART-LINAC1-CCL
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
MODULO 12
MODULO 11
MODULO 10
MODULO 9
DE per DR=2
mm
80
100
120
Energia (MeV)
140
160
VARIAZIONE
LENTA DI
ENERGIA SU
LINAC1-CCL
TRAMITE
VARIAZIONE DI
AMPIEZZA DEL
CAMPO
ELETTRICO
RMS energy spread
(MeV)
IMPLART LINAC2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
MODULO 4
MODULO 3
MODULO 2
MODULO 1
DE per DR=2 mm
155 165 175 185 195 205 215 225 235
Energia (MeV)
IMPLART LINAC2
235
Energia (MeV)
225
215
MODULO 4
205
MODULO 3
195
MODULO 2
185
175
MODULO 1
165
155
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
Ampiezza del campo elettrico nell'ultimo modulo acceso
VARIAZIONE
LENTA DI
ENERGIA SU
LINAC2
TRAMITE
VARIAZIONE DI
AMPIEZZA DEL
CAMPO
ELETTRICO
LINEE DI TRASPORTO
LINEA BEAM-1 (TRACE3D)
MATCHING LINAC1-LINAC2 (TRACE3D)
LINEA BEAM-1 DA INGRESSO LINAC1-CCL
(PROGRAMMA LINAC)
USCITA LINEA BEAM-1 (PROGRAMMA LINAC)
A 60 cm dal bordo di uscita
“hard edge” dell’ultimo
quadrupolo della linea
Il fascio e’ contenuto entro un raggio di 1.6 mm
x=y=0.45 mm
Energia=156 MeV, E=140 keV
Trasmissione dall’ingresso del LINAC1=100%
Fascio di ingresso all’interno dell’accettanza della macchina
USCITA LINEA BEAM-1 (PROGRAMMA LINAC)
VARIAZIONE DI ENERGIA SU USCITA LINEA BEAM-1
(92-156 MeV): OTTIMIZZAZIONE CON TRACE3D (3 qpoli variabili)
Energia EMQ1
EMQ2
EMQ3
156
-13.6
29.53116
139
-13.6
28.39462
123
-13.6
27.2479
107
-13.6
26.06233
92
-13.6
24.84847
-13.6
-13.6
-13.6
-13.6
-13.6
EMQ4
16.54527
19.74751
18.02193
17.94916
16.15908
30
25
y = -0.0024x2 + 0.6197x - 20.502
20
29
15
28
27
TRACE3D
10
FIT lineare
5
T/m
Gradiente EMQ2 (T/m)
y = 0.0736x + 18.134
EMQ5
EMQ6
EMQ7
-16.34082 15.65111
-17.09254
-16.34082 15.65111
-19.25449
-16.34082 15.65111
-20.72515
-16.34082 15.65111
-19.22851
-16.34082 15.65111
-16.41377
26
0
-5
-10
25
EMQ4
EMQ7
Fit quadratico (EMQ7)
Fit quadratico (EMQ4)
80
100
120
y = 0.0037x2 - 0.9164x + 36.956
-15
24
-20
80
100
120
Energia (MeV)
140
160
140
-25
Energia (MeV)
160
VARIAZIONE DI ENERGIA SU USCITA LINEA BEAM-1
(92-156 MeV): OTTIMIZZAZIONE CON TRACE3D.
SISTEMA DOPPIAMENTE ACROMATICO E FASCIO
ROTONDO CON LE STESSE DIMENSIONI
156 MeV
Inviluppo x
Inviluppo y
Linea BEAM-1
92 MeV
Inviluppo x
Inviluppo y
Linea BEAM-1
Cambiano solo i valori finali di alfax e alfay
PARAMETRI DEL FASCIO DI PROTONI
Posizione
Energia
alphax
betax
Exrms
Ex100%
alphay
betay
Eyrms
Ey100%
alphap
betap
Eprms
Ep100%
gammap
sigmaE
MeV
mm/mrad
mm*mrad
mm*mrad
mm/mrad
mm*mrad
mm*mrad
deg/MeV
deg*MeV
deg*MeV
MeV/deg
MeV
BEAM-1
Uscita LINAC2
155.977
229.971
-2.228
-0.2582
1.95
2.987
9.07E-02
7.10E-02
1.516
1.143
1.245
6.28E-02
0.8078
1.059
9.05E-02
7.10E-02
1.851
1.438
-0.2708
0.5542
19.14
10.9
0.3493
1.422
10.68
9100
0.056078
0.119920884
0.1399573
0.412949752
•Parametri di ingresso=accettanza della macchina
• Energia corrispondente alla massima densità
•I valori della emittanza sono non normalizzati
VARIAZIONE DEI
PARAMETRI DI
TWISS IN FUNZIONE
DELL’ENERGIA
NELLA POSIZIONE
DELL’USCITA AD
ALTA ENERGIA NEL
RANGE 156-230 MeV
VARIAZIONE LLA EMITTANZA NON NORMALIZZATA
(100% DEL FASCIO) IN FUNZIONE DELL’ENERGIA
NELLA POSIZIONE DELL’USCITA AD ALTA ENERGIA
NEL RANGE 156-230 MeV
PROPAGAZIONE DEL FASCIO FINO AL
CENTRO DEL PMQ DI USCITA DEL
LINAC2 A LINAC2 SPENTO (variazione
di energia in linac1 da 92 a 156 MeV)
LINAC1 ON-LINAC2 OFF: Energia=156 MeV
LINAC1 ON-LINAC2 OFF: Energia=156 MeV
Centro PMQ di ingresso LINAC1-CCL
Centro PMQ di uscita LINAC2
Trasmissione=100%
LINAC1-CCL (Moduli 10,11,12 off)-LINAC2 OFF:
Energia=92 MeV
LINAC1-CCL (Moduli 10,11,12 off)-LINAC2 OFF:
Energia=92 MeV
Centro PMQ di ingresso LINAC1-CCL
Centro PMQ di uscita LINAC2
Trasmissione=100%
VARIAZIONE DELLA DIMENSIONE DELLA SPOT
ALL’USCITA BEAM-1
Muovendo i 4 quadrupoli EMQ4-EMQ5-EMQ6-EMQ7 è possibile
variare la dimensione della spot ad ogni energia, mantenendo il
fascio parallelo
Valori Gradienti
Diametro 2 mm
Diametro 5 mm
Diametro 9 mm
Scala: Xmax=ymax=5 mm