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Experimental Storage Ring E max = 420 MeV/u, 10 Tm, electron-, stochastic-, and laser cooling

Experimental Storage Ring E max = 420 MeV/u, 10 Tm, electron-, stochastic-, and laser cooling. Experimental Storage Ring E max = 420 MeV/u, 10 Tm, electron-, stochastic-, and laser cooling. Specifications of the ESR. Particle detectors. Two 5 kV rf-cavities. Re-injection to SIS.

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Experimental Storage Ring E max = 420 MeV/u, 10 Tm, electron-, stochastic-, and laser cooling

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  1. Experimental Storage RingEmax = 420 MeV/u, 10 Tm, electron-, stochastic-, and laser cooling Experimental Storage RingEmax = 420 MeV/u, 10 Tm, electron-, stochastic-, and laser cooling

  2. Specifications of the ESR Particle detectors Two 5 kV rf-cavities Re-injection to SIS Fast Injection Schottky pick-ups │ e- cooler I = 10...500 mA Gas jet L = 108 m =1/2 LSIS p = 2· 10-11 mbar E = 3...420 MeV/u f ≈ 1...2 MHz β = 0.08...0.73 Qh,v ≈ 2.65 Six 600 dipoles Bρ≤ 10 T· m Extraction

  3. Strahlkühlung im ESR = = = Makroskopische Emittanz Was ist Kühlung? Was ist Temperatur? v ist die Geschwindigkeit relativ zu einem Referenz-Teilchen, das sich mit einer mittleren Ionengeschwindigkeit bewegt. Die Temperatur ist ein Maß für die ungeordnete Bewegung. In einem Beschleuniger • Warum Strahlkühlung? • Verbessert die Strahlqualität • kleinere Strahlgröße und Verringerung der Emittanz • Energieverbreiterung • bessere Strahlintensität, Akkumulation • Lebensdauer des Strahls • Kühlmethoden • Stochastische Kühlung • Laserkühlung • Elektronkühlung

  4. Stochastische Kühlung am ESR transv. Pick-up long. Pick-up Combiner- Station long. Kicker transv. Kicker 1. Plattenpaar misst Position des Teilchenstrahls 2. Bei Abweichung: Signal an Kicker 3. Teilchen werden am Kicker auf richtige Bahn gebracht, ABER: Die Teilchen auf der richtigen Bahn werden falsch abgelenkt 4. Kein Problem: Nach der mittleren Zeit τ ~ N/B besitzt der Strahl nur noch eine Impulsunschärfe von Δp/p ≈ 10-3 Stochastic cooling is in particular efficient forhotion beams

  5. Laserkühlung: Mechanische Lichtkräfteein zwei Stufen Modell

  6. “Cooling”: enhancing the phase space density Electron cooling: G. Budker, 1967 Novosibirsk • Impulsaustausch • - dem Ionenstrahl wird ein paralleler Elektronenstrahlüberlagert • Ionengeschwindigkeit passt sich immer mehr an die • Elektronengeschwindigkeit an. • → energiescharfer Ionenstrahl mit sehr geringer Divergenz

  7. Kühlung D. Boutin

  8. Kühlung im ESR

  9. time Schottky-Mass-Spectroscopy 4 particles with different m/q

  10. Schottky-Mass-Spectroscopy Sin(w1) Sin(w2) w4 w3 w2 w1 Sin(w3) time Sin(w4) Fast Fourier Transform

  11. Small-band Schottky frequency spectra

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