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RIBLL1 RF-Deflector 的物理设计

RIBLL1 RF-Deflector 的物理设计. 刘 忠 马军兵 王 建松 Kubono Shigeru 等. HIRFL-RIBLL1 合作组 会议 兰州 2013.8.15-16. Outline. 丰 质子次级束的纯度 问题 射频 偏转器的原理与 实例 RIBLL1 射频偏转器 的物理设计 - 初步设计 - 费用估算 下 步工作. 丰质子次级束的纯度问题.  PF 型放射性 束装置分离 方法 ： B  - Δ E - B 

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RIBLL1 RF-Deflector 的物理设计

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Presentation Transcript

  1. RIBLL1 RF-Deflector的物理设计 刘 忠 马军兵 王建松 Kubono Shigeru等 HIRFL-RIBLL1合作组会议 兰州 2013.8.15-16

  2. Outline • 丰质子次级束的纯度问题 • 射频偏转器的原理与实例 • RIBLL1射频偏转器的物理设计 • - 初步设计 • - 费用估算 • 下步工作

  3. 丰质子次级束的纯度问题 PF型放射性束装置分离方法： B - ΔE - B 中低能(主束能量 100 MeV/u)碎片动量分布有一低能尾巴  丰质子一侧纯度很低

  4. 射频偏转器的原理与实例 目标核偏转角Yʹ = 0， 计算出相位Φ Beam 目标核 污染核

  5. 实例1 RIKEN-RIPS射频偏转器 RIKEN-RIPS

  6. RIKEN-RIPS偏转器结构图 cylindrical part of the cavity is 1600 mm long and 800 mm in diameter with water cooling The Y-SLIT consists of two 120 × 115 mm2 copper plates of 25 mm thickness, and its aperture can be changed from ±0.5 mm to ±100 mm.

  7. RIKEN-RIPS偏转器设计参数 58Ni + Be  57MeV/u 54Ni 偏转器的效果： 目标核纯度提高了10倍

  8. 实例2 RF Fragment Separator at NSCL Mechanical drawing (top) and picture (bottom) of the RF cavity.

  9. RIBLL1射频偏转器的物理初步设计 • Achallenging case：RIBLL1 最重次级束 • 58Ni 53Ni • 偏转板几何尺寸的影响 • RF deflector location： T1 or T2 • 射频频率的影响

  10. 68 MeV/u 58Ni + 9Be 44 MeV/u 53Ni 53Ni TOF from target to T1

  11. 偏转板尺寸的影响

  12. 极板高压频率对Y方向偏转大小的影响: T1

  13. 偏转板频率的影响: T2

  14. RIBLL1射频偏转器的结构示意图及其参数

  15. 物理设计的结果 • 偏转板几何尺寸的影响: 极板越长、分离效果越好 • 射频频率的影响： T1: = acc • T2: = 0.5acc • RF deflector location： T1 or T2

  16. 有无偏转板时束流在Y-SLIT处的Y位置分布

  17. 初步模拟纯化效果 • 纯化效果的决定性因素： • - 污染核y方向偏转量 • - 核的y位置分布宽度 • for the challenging case：58Ni 53Ni • 影响纯化能力的因素 • - 初级束束斑大小 • - Y方向聚焦能力

  18. 费用估算 • 高频偏转器Subsystems： • cavity resonator,RF power amplifier, power supply for the power amp., a driver amplifier, vacuum system,control system, low-level circuit system • @T1：¥6.5M • -基频（basic frequency）偏转器： ¥5.5M • -平移RIBLL1后半部分： ¥0.5M • @T2 ：¥9.0M • -半基频（half basic frequency）偏转器： ¥7.5M • -新聚焦透镜： ¥1.0M • 组装费： ¥0.4M • 狭缝系统：¥0.1M • 探测器： ¥0.5M

  19. 下步工作 • 落实经费来源，项目立项 • 详细束流光学模拟： • - The influence of the RF deflector on beam profile • - modify the y-focusing to the Y-slit

  20. Many Thanks

  21. 射频偏转器的原理与实例 Beam 污染核 目标核

  22. 模拟位置分布需要考虑的因素： 1.T0初始位置处，粒子的位置分布（x,y）. 2.T0初始位置处，粒子的动量分布(px,py). 3.主束的时间结构： 因为大器出来的束流是有时间结构的，即在△T时间内有很多主束粒子（一个束团内的粒子）打到初级靶子上，这些主束粒子产生的次级粒子可能有一个或几个；但我们实验时，一个束团最多获取一个次级粒子，所以我们只考虑一个次级粒子的情况。这个次级粒子入射到偏转板的时间，由于主束的时间结构，而有一个△T的不确定度，这个模拟时需要考虑。

  23. 模拟的内容：需要逐事件模拟。 1. 给定一个粒子在T0处的位置（x，y）、入射角度和动量，需要得到在T1, T2处该粒子的位置（x，y）。 2.在T0处，粒子的初始位置有一定分布（高斯或者均匀），同时动量也有分布，这样的粒子经过束流线的传输，在T1, T2处粒子的位置分布。

  24. Sigma=5.207mm

  25. A case of light low energy beam

  26. 51Mn49Cr47V 45Ti 43Sc 47Ti 45Sc 43Ca 41K 39Ar 44Ca 42K 40Ar38Cl 50C 48V 46Ti 44Sc 42Ca 43K 52Fe50Mn48Cr46V 44Ti 41Ar 53Co51Fe49Mn47Cr 54Ni52Co50Fe48Mn 51Co49Fe

  27. V=V0Sin(ω T + Φ) Y方向偏转@slit：Y=ΔY+Yʹ * h

  28. 目标核偏转角Yʹ = 0， 计算出Φ，即初始相位Φ0；其他核的相位等于初始相位加上飞行时间差造成的相位差。

  29. HIRFL-RIBLL1射频偏转器的物理初步设计

  30. 偏转板location：上图为T1处,下图T2处。

  31. 不同形状的高压引起的偏转效果

  32. 总结 1.根据模拟计算，初步确定了偏转板几何参数： 极板长度L,宽度W,板间距离d,偏压幅度V0与形和频率。 2.下一步计划 结合RIBLL1已有的次级束流实验数据与今后的束流要求，进行更多的模拟计算，以确定最优的偏转板参数，同时进行束流光学的模拟计算。

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