Transcript pps
Slide 1
Стохастический медленный вывод
пучка из У70
С.В. Иванов, О.П. Лебедев
Научный семинар ИФВЭ, четверг 19 января 2006 г.
Благодарность проф. К.П. Мызникову за поддержку и помощь в
изучении проблемы
ИФВЭ
Slide 2
Содержание
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
19 января 2006 г.
Система МВ из У70 (оборудование)
Диаграмма Стейнбаха
Наведение: дрейф или диффузия
История вопроса и состояние дел
Специфика ускорителя У70
Схема СМВ для У70
Решение уравнения диффузии
Прямоугольные импульсы сброса
Сеанс У70 2004 г.
Цепь обратной связи
Сеанс У70 2005 г.
Выводы и заключения
СМВ
ИФВЭ
2
Slide 3
Система МВ (оборудование)
Трасса: ЭД106–ОМ24, 26–ПП30
Резонанс: 3Qx = 29
Регистрация: монитор-106
Обычный МВ. Наведение: линза
Q38, [наклон H]
0.1 мм
70 кВ/см x 3 м
19 января 2006 г.
Стохастический МВ. Наведение:
СПГП @ ПП44 = ускоряющая
система 200 МГц
СМВ
ИФВЭ
3
Slide 4
Диаграмма Стейнбаха
Резонанс 3-го порядка
Dx
Ch. Steinbach (CERN)
DS
гамильтониан Y. Kobayashi (1967)
DQ
Наведение via:
• dQx – квадрупольная линза
• p0 – наклон магнитного поля
•p
– ускорение (стохастическое)
19 января 2006 г.
масштаб |––| примерно соответствует У70
У70: амплитудный & импульсный отбор
q
СМВ
ИФВЭ
4
Slide 5
Наведение: дрейф или диффузия
пульсации
поток
обычный МВ
стохастический МВ
D
fV
d
a 1
ts
A
d
@
f
x
2
a 1
3 t s
A G
@ 2
Двойная цель СМВ: длительность и качество сброса
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
5
Slide 6
История вопроса и состояние дел
Первое предложение и его автор
Суть классической схемы СМВ:
1.
Пучок, однородный по азимуту
2.
Изменение граничной частоты спектра
шума. Диффузия + “скрепирование”
CERN PS
Simon van der Meer,
N.P. по физике 1984
[CERN Courier, Dec 2003,
v.43, no.10]
S. van der Meer. Stochastic
Extraction,
a
Low-Ripple
Version
of
Resonant
Extraction. CERN/PS/AA Note
78–6, March 1978
19 января 2006 г.
[Proc. 11th HEACC, 1980, p.335]
CERN LEAR
“chimney” noise power
D x
f x , t
x
D x
x1 0
f x, t
x
x1 0
[Proc. 4th EPAC, 1994, v.3, p.2376]
СМВ
ИФВЭ
6
Slide 7
История вопроса и состояние дел (2)
Экспериментальная проверка
CERN PS, протоны, 24 ГэВ, 8–9 сек
[Proc. 11th HEACC, 1980, p.335]
CERN LEAR, антипротоны, 200 МэВ, от
1–2 до 10 час, 106 – 3 104 частиц/сек
[Proc.
19 января 2006 г.
4th
EPAC, 1994, v.3, p.2376]
СМВ
[CERN PS 40th anniversary
booklet, 2000]
ИФВЭ
7
Slide 8
Специфика ускорителя У70
А. Ограниченная длительность плато вывода
tS D p M D ,
D P
max P max
2
2
D ,
min t S T 0
D DpM
20 q
max u V RF
2
2
70
60
50
ГэВ
2
3
4
сек
DpM
p 0
3
E 0 e
V
RF
2
ПОЭТОМУ СМВ реализуется на пределе возможностей метода со стороны коротких t
Б. Продольный толкатель (нового и.у. не будет)
ВЧ система 5.5-6 МГц:
может эффективно воздействовать на пучок, но
остается неприемлемая структура 6 МГц
ПОЭТОМУ ВЧ 6 МГц использовать нельзя
ВЧ система 200 МГц (СПГП):
1. VRF = 0.5 МВ при кратности q = 3330 = 990 не очень много для
быстрого управления пучком с Dp/p0 = (1–1.5)10–3
ПОЭТОМУ центр пучка центру резонанса для уменьшения времени
диффузии. Предпочтительнее низкие и высокие VRF
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
8
Slide 9
Специфика ускорителя У70 (2)
2. Схема возбуждения с подавленным (детерминированным) несущим
колебанием 200 МГц невозможна
ПОЭТОМУ на продольной фазовой плоскости в зоне диффузии будут
присутствовать сепаратрисы 200 МГц
3. Полоса пропускания резонаторов 200 МГц 10 кГц, разброс по
частотам обращения пучка на q = 990 примерно 4–6 кГц.
ПОЭТОМУ частотный портрет пучка должен быть вблизи линии 200 МГц, а
продольный фазовый портрет пучка должен быть вблизи сепаратрис 200 МГц
ИФВЭ
19 января 2006 г.
СМВ
9
Slide 10
Схема СМВ для У70
Фазовый портрет в t = 0
ФИЗИЧЕСКИЕ АНАЛОГИ:
К центру У70
Диаграмма СМВ для У70
1.
2.
3.
4.
5.
• инверсия образования
гало пучка
• вывод сгруппированного
пучка, пополняемого извне
ОСОБЕННОСТИ СМВ из У70:
Большая нелинейность движения около (снаружи) сепаратрис
Пучок в t = 0 и резонанс в разных полуплоскостях j, (p-p0)/p0). Нет преждевременного вывода
Нет зависимости г.у. задачи диффузии от ax. Нет “развертки” по ax: вывод частиц со всеми ax сразу
Перемешивание (случайная фаза пересечения сепаратрисы + нелинейность). Ловушка вблизи 3Qx= 29
Эффективное использование несущего колебания 200 МГц. Резкий локальный рост скорости наведения
вблизи 3Qx= 29 (циклическое финитное движение, м.- а. период 1.3 мсек, время развития резонанса 1--5
мсек)
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
10
Slide 11
Решение уравнения диффузии
Спектр jшума
D(J) и пучок в t = 0
Естественный сброс
Реализуемый:
ФНЧ Баттерворта
6-го порядка
Эволюция пучка
ZOOM
“chimney”
• однонаправленная диффузия =
стохастическое (до)ускорение
• роль прочих шумов около линии
200 МГц (ЗГ Г4-107)
• “стирание памяти пучка” о
предыстории ускорения
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
11
Slide 12
Прямоугольные импульсы сброса
ОСОБЕННОСТИ СМВ из У70:
Отказ от управления граничной частотой спектра шума,
изменять только его уровень. Причины 4:
1. Относительно короткие времена вывода
2. Техническая простота (схемы АМ, модуляция мощности)
3. Фоновое кондиционирование ожидающего пучка шумом
наведения
4. Существование идеального закона наведения G(t);
расчетные характеристики импульсов сброса
f
t
f
t
f
D J
J
J
f
G t D J
J
J
Характеристики импульсов сброса
max G
f
f
D J
G t t
J
J
d G t dt ,
N t N 0 t ,
t1FT,
t G t 0 t
t1 = t P0 W02
Доля частиц под
плоской вершиной, %
10
15
20
30
40
46.0
48.6
50.0
51.6
52.5
57.5
80.0
84.6
87.0
89.8
91.4
100
Вывод 100% пучка (как под плоской вершиной импульса, так и
вообще) только за счет СМВ невозможен технически
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
12
Slide 13
Сеанс У70 2004 г.
Аппаратура
Статические регулировочные характеристики
Р езо н а то ры
Ге н е ра то р
бе ло го
ш ум а
Расчет
П УЧ О К
44 о сь
Ф НЧ
В ол н о во д
К аск ад ус ил ит ел ей
(п ре дв ар ит ел ьн ы й ,
п ро м е ж у то ч н ы й ,
о кон еч н ы й - Г У3 6Б )
Ф ВЧ
С игн ал ы уп ра вл ен ия
(А Р А , бл оки ро вк и и т .д. )
У сил ит ел ь
А м п ли ту дн ы й
м од ул я то р
(А тт ен ю а то р)
X
В ых. В Ч
К лю ч
С игн ал у п р ав ле н и я
ко эф ф . у си ле н и я
Эксперимент
К ом м у тато р
10-6 рад2/Гц
0-4.2 кГц (-3 дБ)
+/- 2 кГц (pp)
Д иф ф .це п ь ,
Fc = 1 0к Гц
В х.Ч М
Ге н е ра то р
си гн ал ов
В Ч , Г4 -10 7
< 10 Гц (-3 дБ)
С тар т С то п
мгновенный
10 мВ (pp)
32 цикла
ГФ не справится с наведением,
только цепь ОС
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
13
Slide 14
Цепь обратной связи
Пучок при СМВ
Схемотехническая модель
Vr
Vref
i
Vc
r
S3
S1
L
R
V106
Vg
C0
Voffset
Vext
Vfb
0
0
0
0
0
Kv
S2
t
t G t 0 G t d t
коррекци
я
t
Элементарная мало-сигнальная
теория пропорциональной ОС в
t-области
(плоская вершина, пульсации)
19 января 2006 г.
t
d
( tot )
t d t
d
( ext )
0 t t exp t
2
t d t
t
1 K 0 G 0 t d t
СМВ
Vtot
ИФВЭ
14
Slide 15
Цепь обратной связи (2)
Схемотехническое моделирование в
реализуемых компонентах (PSPICE)
Модель
R9
1k
V1
0
VON = 1V
VOFF = 0V
-
+
V106
+
-
S2
1
S1
Теория ОС
0
+ IC= 1m
2
1
r
Vref
R
2
Rsh
1k
S3
J0
R8
C0
1
0
PN4391
0
1Meg
4.0uF
Vext
Kv
0
Vg
0
Vtot
Vfb
3
1
L
DC FBk
Voffset
DC+AC FBk
1e8
R6
0
J2
PN4391
1Meg
R2
10k
-1e8
-1e8
R3
10k
C1
1u
1e8
J1
PN4391
R7
1Meg
2
0
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
15
Slide 16
Цепь обратной связи (3)
Генератор
шума
Vn0
Vn
A
Vg
Задающий
генератор
Ускоряющая
система
200МГц
Vrf
Пучок
Амплитудный
модулятор
Монитор
106
Сумматор
Voffset
Vfb
Диодный
ограничитель
Регулируемые
Усилители и
Фильтры
Kv
Сумматор
V106
Vtot
Vref
аналоговая электроника: аппаратура
прецизионная, с малым собственным шумом,
хорошо защищенная от сетевых наводок, полоса
регулирования тракта АМ не хуже 0--500 Гц,
стандарт “Вишня-140”
Модуль 1: Предварительное формирование сигнала обратной связи
19 января 2006 г.
Модуль 2:
Управляемый амплитудный модулятор
Модуль 3:
Генератор белого шума
Модуль 4:
Формирование НЧ спектра шумового несущего колебания
СМВ
ИФВЭ
16
Slide 17
Сеанс У70 2005 г.
ОС разомкнута
Шум наведения
Интенсивность пучка
Сигнал ОС
Сброс
CERN LEAR
Переход в насыщение
19 января 2006 г.
СМВ
tS = 2.2 сек
ИФВЭ
17
Slide 18
Сеанс У70 2005 г. (2)
Стохастический МВ
Обычный МВ
FFT amplitude sp ectrum
1
|A/A 0|
0.1
-40 дБ
0.01
1 10
3
0
100
200
300
400
tS = 1.4 сек (80% за 2.9 сек,
экстраполяция)
500
Frequency, Hz
Спектр пульсаций непрерывный,
нет (когерентных) сетевых
гармоник, плоский до 500 Гц.
Почти белый гауссов шум
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
18
Slide 19
Сеанс У70 2005 г. (3)
Наведение на ВМ-27, канал 4
(с участием А.Г. Афонина и А.Д. Ермолаева)
стохастическое
обычное (бампы ЗО)
диффузия, МКР
снос, ИП
tS = 2.8 сек
Возможность создания 2-канальной
системы стохастического наведения на
“положительные” и “отрицательные” радиусы
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
19
Slide 20
Выводы и заключения
СМВ из У70 проверен экспериментально в макетном варианте, понятен,
работоспособен и прост в управлении. Это весьма наукоемкая разработка
Имеются существенные элементы новизны в принципиальных решениях
Открываются новые возможности при настройке МВ
Стационарность токов возбуждения магнитной оптики (линза Q38, наклон H не нужны)
Отсутствие “развертки” по p (стационарность f(p) выведенного пучка, неизменность
трассы пучка в каналах)
Отсутствие “развертки” по ax (стационарность f(DX) по забросу в ЭД106 при Ф = const)
Свобода выбора направления перемещения р.т. по клетке бетатронных частот
Tu ne diag ram
9.9
2Q y 2Qx 39
Q xc
3Q y Qx 39
V e rtic a l tu ne
Вид диаграммы Стейнбаха с ВЧ сепаратрисами
Способ управления шумом наведения
9.8
9.8
D Q 0 . 3; 0 . 2
CMB : D Q x ; y
Q yc
Q38 :
9.7
9.6
9.65
9.7
9.75
9.8
Horizonal tune
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
20
Slide 21
Выводы и заключения (2)
Большие растяжки вывода: от 0.5 до 3--5 сек и более. Длительность сброса
ограничена ЭД106 и/или ОМ24, 26 (3.5 сек для 50 ГэВ)
Качество временной структуры вывода: малые пульсации, нет отсечек, нет
сетевых (когерентных) гармоник
Повторяемость импульсов вывода в циклах У70: сильная стабилизирующая ОС
+ кондиционирование пучка шумом наведения
Возможность увеличения интенсивности МВ: порог самопроизвольной
группировки пропорционален (Dp/p0)2/N и растет в ходе СМВ (+ шум наведения)
Возможность одновременной (параллельной) работы СМВ и ВМ, фоновый
отбор (<10%), “отрицательные” радиусы
СМВ = новая по
функциональным
возможностям
система вывода
пучка из У70
Благодарность участникам работ:
5/4, ВЧ, ГПУ, ОВ и СОУ СВ
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
21
Стохастический медленный вывод
пучка из У70
С.В. Иванов, О.П. Лебедев
Научный семинар ИФВЭ, четверг 19 января 2006 г.
Благодарность проф. К.П. Мызникову за поддержку и помощь в
изучении проблемы
ИФВЭ
Slide 2
Содержание
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
19 января 2006 г.
Система МВ из У70 (оборудование)
Диаграмма Стейнбаха
Наведение: дрейф или диффузия
История вопроса и состояние дел
Специфика ускорителя У70
Схема СМВ для У70
Решение уравнения диффузии
Прямоугольные импульсы сброса
Сеанс У70 2004 г.
Цепь обратной связи
Сеанс У70 2005 г.
Выводы и заключения
СМВ
ИФВЭ
2
Slide 3
Система МВ (оборудование)
Трасса: ЭД106–ОМ24, 26–ПП30
Резонанс: 3Qx = 29
Регистрация: монитор-106
Обычный МВ. Наведение: линза
Q38, [наклон H]
0.1 мм
70 кВ/см x 3 м
19 января 2006 г.
Стохастический МВ. Наведение:
СПГП @ ПП44 = ускоряющая
система 200 МГц
СМВ
ИФВЭ
3
Slide 4
Диаграмма Стейнбаха
Резонанс 3-го порядка
Dx
Ch. Steinbach (CERN)
DS
гамильтониан Y. Kobayashi (1967)
DQ
Наведение via:
• dQx – квадрупольная линза
• p0 – наклон магнитного поля
•p
– ускорение (стохастическое)
19 января 2006 г.
масштаб |––| примерно соответствует У70
У70: амплитудный & импульсный отбор
q
СМВ
ИФВЭ
4
Slide 5
Наведение: дрейф или диффузия
пульсации
поток
обычный МВ
стохастический МВ
D
fV
d
a 1
ts
A
d
@
f
x
2
a 1
3 t s
A G
@ 2
Двойная цель СМВ: длительность и качество сброса
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
5
Slide 6
История вопроса и состояние дел
Первое предложение и его автор
Суть классической схемы СМВ:
1.
Пучок, однородный по азимуту
2.
Изменение граничной частоты спектра
шума. Диффузия + “скрепирование”
CERN PS
Simon van der Meer,
N.P. по физике 1984
[CERN Courier, Dec 2003,
v.43, no.10]
S. van der Meer. Stochastic
Extraction,
a
Low-Ripple
Version
of
Resonant
Extraction. CERN/PS/AA Note
78–6, March 1978
19 января 2006 г.
[Proc. 11th HEACC, 1980, p.335]
CERN LEAR
“chimney” noise power
D x
f x , t
x
D x
x1 0
f x, t
x
x1 0
[Proc. 4th EPAC, 1994, v.3, p.2376]
СМВ
ИФВЭ
6
Slide 7
История вопроса и состояние дел (2)
Экспериментальная проверка
CERN PS, протоны, 24 ГэВ, 8–9 сек
[Proc. 11th HEACC, 1980, p.335]
CERN LEAR, антипротоны, 200 МэВ, от
1–2 до 10 час, 106 – 3 104 частиц/сек
[Proc.
19 января 2006 г.
4th
EPAC, 1994, v.3, p.2376]
СМВ
[CERN PS 40th anniversary
booklet, 2000]
ИФВЭ
7
Slide 8
Специфика ускорителя У70
А. Ограниченная длительность плато вывода
tS D p M D ,
D P
max P max
2
2
D ,
min t S T 0
D DpM
20 q
max u V RF
2
2
70
60
50
ГэВ
2
3
4
сек
DpM
p 0
3
E 0 e
V
RF
2
ПОЭТОМУ СМВ реализуется на пределе возможностей метода со стороны коротких t
Б. Продольный толкатель (нового и.у. не будет)
ВЧ система 5.5-6 МГц:
может эффективно воздействовать на пучок, но
остается неприемлемая структура 6 МГц
ПОЭТОМУ ВЧ 6 МГц использовать нельзя
ВЧ система 200 МГц (СПГП):
1. VRF = 0.5 МВ при кратности q = 3330 = 990 не очень много для
быстрого управления пучком с Dp/p0 = (1–1.5)10–3
ПОЭТОМУ центр пучка центру резонанса для уменьшения времени
диффузии. Предпочтительнее низкие и высокие VRF
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
8
Slide 9
Специфика ускорителя У70 (2)
2. Схема возбуждения с подавленным (детерминированным) несущим
колебанием 200 МГц невозможна
ПОЭТОМУ на продольной фазовой плоскости в зоне диффузии будут
присутствовать сепаратрисы 200 МГц
3. Полоса пропускания резонаторов 200 МГц 10 кГц, разброс по
частотам обращения пучка на q = 990 примерно 4–6 кГц.
ПОЭТОМУ частотный портрет пучка должен быть вблизи линии 200 МГц, а
продольный фазовый портрет пучка должен быть вблизи сепаратрис 200 МГц
ИФВЭ
19 января 2006 г.
СМВ
9
Slide 10
Схема СМВ для У70
Фазовый портрет в t = 0
ФИЗИЧЕСКИЕ АНАЛОГИ:
К центру У70
Диаграмма СМВ для У70
1.
2.
3.
4.
5.
• инверсия образования
гало пучка
• вывод сгруппированного
пучка, пополняемого извне
ОСОБЕННОСТИ СМВ из У70:
Большая нелинейность движения около (снаружи) сепаратрис
Пучок в t = 0 и резонанс в разных полуплоскостях j, (p-p0)/p0). Нет преждевременного вывода
Нет зависимости г.у. задачи диффузии от ax. Нет “развертки” по ax: вывод частиц со всеми ax сразу
Перемешивание (случайная фаза пересечения сепаратрисы + нелинейность). Ловушка вблизи 3Qx= 29
Эффективное использование несущего колебания 200 МГц. Резкий локальный рост скорости наведения
вблизи 3Qx= 29 (циклическое финитное движение, м.- а. период 1.3 мсек, время развития резонанса 1--5
мсек)
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
10
Slide 11
Решение уравнения диффузии
Спектр jшума
D(J) и пучок в t = 0
Естественный сброс
Реализуемый:
ФНЧ Баттерворта
6-го порядка
Эволюция пучка
ZOOM
“chimney”
• однонаправленная диффузия =
стохастическое (до)ускорение
• роль прочих шумов около линии
200 МГц (ЗГ Г4-107)
• “стирание памяти пучка” о
предыстории ускорения
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
11
Slide 12
Прямоугольные импульсы сброса
ОСОБЕННОСТИ СМВ из У70:
Отказ от управления граничной частотой спектра шума,
изменять только его уровень. Причины 4:
1. Относительно короткие времена вывода
2. Техническая простота (схемы АМ, модуляция мощности)
3. Фоновое кондиционирование ожидающего пучка шумом
наведения
4. Существование идеального закона наведения G(t);
расчетные характеристики импульсов сброса
f
t
f
t
f
D J
J
J
f
G t D J
J
J
Характеристики импульсов сброса
max G
f
f
D J
G t t
J
J
d G t dt ,
N t N 0 t ,
t1FT,
t G t 0 t
t1 = t P0 W02
Доля частиц под
плоской вершиной, %
10
15
20
30
40
46.0
48.6
50.0
51.6
52.5
57.5
80.0
84.6
87.0
89.8
91.4
100
Вывод 100% пучка (как под плоской вершиной импульса, так и
вообще) только за счет СМВ невозможен технически
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
12
Slide 13
Сеанс У70 2004 г.
Аппаратура
Статические регулировочные характеристики
Р езо н а то ры
Ге н е ра то р
бе ло го
ш ум а
Расчет
П УЧ О К
44 о сь
Ф НЧ
В ол н о во д
К аск ад ус ил ит ел ей
(п ре дв ар ит ел ьн ы й ,
п ро м е ж у то ч н ы й ,
о кон еч н ы й - Г У3 6Б )
Ф ВЧ
С игн ал ы уп ра вл ен ия
(А Р А , бл оки ро вк и и т .д. )
У сил ит ел ь
А м п ли ту дн ы й
м од ул я то р
(А тт ен ю а то р)
X
В ых. В Ч
К лю ч
С игн ал у п р ав ле н и я
ко эф ф . у си ле н и я
Эксперимент
К ом м у тато р
10-6 рад2/Гц
0-4.2 кГц (-3 дБ)
+/- 2 кГц (pp)
Д иф ф .це п ь ,
Fc = 1 0к Гц
В х.Ч М
Ге н е ра то р
си гн ал ов
В Ч , Г4 -10 7
< 10 Гц (-3 дБ)
С тар т С то п
мгновенный
10 мВ (pp)
32 цикла
ГФ не справится с наведением,
только цепь ОС
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
13
Slide 14
Цепь обратной связи
Пучок при СМВ
Схемотехническая модель
Vr
Vref
i
Vc
r
S3
S1
L
R
V106
Vg
C0
Voffset
Vext
Vfb
0
0
0
0
0
Kv
S2
t
t G t 0 G t d t
коррекци
я
t
Элементарная мало-сигнальная
теория пропорциональной ОС в
t-области
(плоская вершина, пульсации)
19 января 2006 г.
t
d
( tot )
t d t
d
( ext )
0 t t exp t
2
t d t
t
1 K 0 G 0 t d t
СМВ
Vtot
ИФВЭ
14
Slide 15
Цепь обратной связи (2)
Схемотехническое моделирование в
реализуемых компонентах (PSPICE)
Модель
R9
1k
V1
0
VON = 1V
VOFF = 0V
-
+
V106
+
-
S2
1
S1
Теория ОС
0
+ IC= 1m
2
1
r
Vref
R
2
Rsh
1k
S3
J0
R8
C0
1
0
PN4391
0
1Meg
4.0uF
Vext
Kv
0
Vg
0
Vtot
Vfb
3
1
L
DC FBk
Voffset
DC+AC FBk
1e8
R6
0
J2
PN4391
1Meg
R2
10k
-1e8
-1e8
R3
10k
C1
1u
1e8
J1
PN4391
R7
1Meg
2
0
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
15
Slide 16
Цепь обратной связи (3)
Генератор
шума
Vn0
Vn
A
Vg
Задающий
генератор
Ускоряющая
система
200МГц
Vrf
Пучок
Амплитудный
модулятор
Монитор
106
Сумматор
Voffset
Vfb
Диодный
ограничитель
Регулируемые
Усилители и
Фильтры
Kv
Сумматор
V106
Vtot
Vref
аналоговая электроника: аппаратура
прецизионная, с малым собственным шумом,
хорошо защищенная от сетевых наводок, полоса
регулирования тракта АМ не хуже 0--500 Гц,
стандарт “Вишня-140”
Модуль 1: Предварительное формирование сигнала обратной связи
19 января 2006 г.
Модуль 2:
Управляемый амплитудный модулятор
Модуль 3:
Генератор белого шума
Модуль 4:
Формирование НЧ спектра шумового несущего колебания
СМВ
ИФВЭ
16
Slide 17
Сеанс У70 2005 г.
ОС разомкнута
Шум наведения
Интенсивность пучка
Сигнал ОС
Сброс
CERN LEAR
Переход в насыщение
19 января 2006 г.
СМВ
tS = 2.2 сек
ИФВЭ
17
Slide 18
Сеанс У70 2005 г. (2)
Стохастический МВ
Обычный МВ
FFT amplitude sp ectrum
1
|A/A 0|
0.1
-40 дБ
0.01
1 10
3
0
100
200
300
400
tS = 1.4 сек (80% за 2.9 сек,
экстраполяция)
500
Frequency, Hz
Спектр пульсаций непрерывный,
нет (когерентных) сетевых
гармоник, плоский до 500 Гц.
Почти белый гауссов шум
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
18
Slide 19
Сеанс У70 2005 г. (3)
Наведение на ВМ-27, канал 4
(с участием А.Г. Афонина и А.Д. Ермолаева)
стохастическое
обычное (бампы ЗО)
диффузия, МКР
снос, ИП
tS = 2.8 сек
Возможность создания 2-канальной
системы стохастического наведения на
“положительные” и “отрицательные” радиусы
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
19
Slide 20
Выводы и заключения
СМВ из У70 проверен экспериментально в макетном варианте, понятен,
работоспособен и прост в управлении. Это весьма наукоемкая разработка
Имеются существенные элементы новизны в принципиальных решениях
Открываются новые возможности при настройке МВ
Стационарность токов возбуждения магнитной оптики (линза Q38, наклон H не нужны)
Отсутствие “развертки” по p (стационарность f(p) выведенного пучка, неизменность
трассы пучка в каналах)
Отсутствие “развертки” по ax (стационарность f(DX) по забросу в ЭД106 при Ф = const)
Свобода выбора направления перемещения р.т. по клетке бетатронных частот
Tu ne diag ram
9.9
2Q y 2Qx 39
Q xc
3Q y Qx 39
V e rtic a l tu ne
Вид диаграммы Стейнбаха с ВЧ сепаратрисами
Способ управления шумом наведения
9.8
9.8
D Q 0 . 3; 0 . 2
CMB : D Q x ; y
Q yc
Q38 :
9.7
9.6
9.65
9.7
9.75
9.8
Horizonal tune
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
20
Slide 21
Выводы и заключения (2)
Большие растяжки вывода: от 0.5 до 3--5 сек и более. Длительность сброса
ограничена ЭД106 и/или ОМ24, 26 (3.5 сек для 50 ГэВ)
Качество временной структуры вывода: малые пульсации, нет отсечек, нет
сетевых (когерентных) гармоник
Повторяемость импульсов вывода в циклах У70: сильная стабилизирующая ОС
+ кондиционирование пучка шумом наведения
Возможность увеличения интенсивности МВ: порог самопроизвольной
группировки пропорционален (Dp/p0)2/N и растет в ходе СМВ (+ шум наведения)
Возможность одновременной (параллельной) работы СМВ и ВМ, фоновый
отбор (<10%), “отрицательные” радиусы
СМВ = новая по
функциональным
возможностям
система вывода
пучка из У70
Благодарность участникам работ:
5/4, ВЧ, ГПУ, ОВ и СОУ СВ
19 января 2006 г.
СМВ
ИФВЭ
21