MARS (ускоритель)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Multiturn Accelerator-Recuperator Source (MARS) — проект источника синхротронного излучения на базе многооборотного ускорителя-рекуператора.

Проект дифракционно-ограниченного источника СИ был предложен в работе[1]. Хорошее описание принципов работы источника дано в статье[2].

Источник мягкого (терагерцового) излучения — Новосибирский терагерцовый лазер на свободных электронах — в настоящее время уже построен[3].

Побудительные причины разработки[править | править вики-текст]

Создание источников синхротронного излучения третьего поколения, таких, как ESRF, APS, SPring-8 привело к снижению эмиттанса — фазового объёма электронного пучка — к практически достижимым пределам 30 нм·рад.

Реализация полностью пространственно когеррентного источника будет возможна, если фазовый объём оптического источника будет меньше дифракционного предела. Для рентгеновского излучения это означает <10−2 нм рад. Анализ в работе, например [4] показывает, что в накопителе невозможно получить эмиттанс менее 10−1, что вынуждает использовать другие источники излучения. Альтернативой могут быть линейные ускорители, либо ускорители с рекуперацией энергии.

В ускорителях-рекуператорах возможно объединение достоинств накопителей и линейных ускорителей. К достоинствам рекуператора можно отнести малые потери частиц высоких энергий в единицу времени, и, соответственно, низкий радиационный фон и отсутствие наведённой радиоактивности. С другой стороны, как уже упоминалось выше, использование хорошего инжектора с эмиттансом < 100 нм рад позволяет при ускорении до больших (5 ГэВ) энергий, за счёт адиабатического сжатия достичь искомого эмиттанса < 10−2 нм рад. В рекуператорах время ускорения (порядка десяти микросекунд) гораздо меньше времени радиационного затухания в накопительных кольцах (порядка миллисекунд), и тем самым, радиационное затухание не сможет повлиять на эмиттанс.

Опишем кратко одну из предлагаемых в настоящее время к созданию конструкций. Пучок электронов из инжектора (5 МэВ) проходит дополнительное ускорение в двукаскадном инжекторе и четырежды проходит основную ускорительную систему, достигая энергии 6 ГэВ. Далее пучок проходит ту же ускорительную систему в тормозящей фазе и с энергией 5 МэВ выводится из ускорителя в поглотитель. На четырёх дорожках в рекуператоре одновременно движутся ускоряющиеся и замедляющиеся электроны. На четырёхдорожечном ускорителе-рекуператоре устанавливаются 4 сверхдлинных ондулятора длиной 150—200 метров (число полюсов порядка 104) и несколько десятков длиной 5-20 м.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Kulipanov G.N.; Skrinsky A.N.; Vinokurov N.A. (2001). «MARS - a project of the difraction limited fourth generation X-ray source based on supermicrotron». Nuclear Instruments and Methods in Physics research A467-468 P1.
  2. Кулипанов Г.Н. (2007). «Изобретение В.Л.Гизбургом ондуляторов и их роль в современных источниках синхротронного излучения и лазерах на свободных электронах». Успехи физических наук 177 №4.
  3. Bolotin V.P., Vinokurov N.A., Kayran D.A. et al. (2005). «Status of the Novosibirsk terahertz FEL». Nuclear Instruments and Methods in Physics research A543.
  4. Kulipanov G.N., Mezentsev N.A., Skrinsky A.N. (1992). «Physics and technology of high brightness sources - The future». Review of Scientific Instruments 63.