Предварительный инжектор LEP - LEP Pre-Injector

В Предварительный инжектор LEP (LPI) был исходным источником, который предоставил электроны и позитроны к ЦЕРН ускорительный комплекс для Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) с 1989 по 2000 год.

LPI включал LEP инжектор Linac (LIL) и Электронно-позитронный аккумулятор (EPA).

  • LEP инжектор Linac

  • НИЛ-В с электронно-позитронным преобразователем

  • Электронно-позитронный аккумулятор

История

Здание бывшего линейного ускорителя инжектора LEP (LIL) в ЦЕРНе, а затем - испытательный центр CLIC. Зеленый знак LIL все еще виден на левой стороне здания 2001.

После открытия LEP Коллайдер состоялся в сентябре 1983 года, дизайн его схемы впрыска, LEP Pre-Injector (LPI), был завершен в 1984 году. Строительство было спланировано и реализовано в тесном сотрудничестве с Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) в Орсе, Франция. Поскольку раньше в ЦЕРНе не было ускорителей электронов и позитронов, ЛАЛ был ценным источником знаний и опыта в этом отношении.[1]

Первый электронный пучок с энергией 80 кэВ был получен 23 мая 1985 г.[2]LIL инжектировал электроны с энергией 500 МэВ в EPA с июля 1986 года и вскоре после этого EPA достигло своей проектной интенсивности. То же самое было достигнуто для позитронов в апреле 1987 г.[1] Таким образом, комплекс ФИАН был полностью готов к эксплуатации в 1987 году.[3] В течение следующих двух лет ускоряющая система была дополнительно введена в эксплуатацию, пропуская пучки электронов и позитронов через LIL, EPA, Протонный синхротрон (PS), Супер протонный синхротрон (SPS), пока, наконец, не достигнете LEP. Первая инъекция в кольцо LEP была сделана 14 июля 1989 г., на день раньше, чем первоначально планировалось. Первые столкновения произошли 13 августа, а первый физический запуск, позволивший экспериментам LEP получить данные, состоялся 20 сентября.[4]

ФИАН служил источником электронов и позитронов для LEP с 1989 г. по 7 ноября 2000 г., когда на ЛЭП были доставлены последние балки. Тем не менее, источник продолжал работать для других экспериментов до апреля 2001 г. (см. Раздел ниже).[5] После этого начались работы по переоборудованию установки LPI для использования в Испытательный центр CLIC 3 (CTF3), который провел предварительные исследования и разработки на будущее Компактный линейный коллайдер (CLIC). Преобразование происходило поэтапно, с первого этапа (так называемого предварительного этапа) пуск ускорителя в сентябре 2001 года.[6] В конце 2016 года CTF3 прекратил работу. С 2017 года он был преобразован в Линейный ускоритель электронов ЦЕРН для исследований (ЧИСТО).[7]

Операция

LPI включал LEP инжектор Linac (LIL), состоящий из двух частей (LIL V и LIL W), так же хорошо как Электронно-позитронный аккумулятор (EPA).

LIL состоял из двух линейные ускорители в тандеме общей длиной около 100 метров. Во-первых, в начальной точке LIL V электроны с энергией 80 кэВ были созданы с помощью термоэлектронный пистолет.[8] Затем LIL V ускорял электроны при высоких токах до энергии около 200 МэВ. Их либо ускоряли, либо использовали для создания позитронов, их античастицы. В начале LIL W, который следовал непосредственно за LIL V, электроны стреляли в вольфрам мишень, где рождались позитроны. В LIL W и электроны, и позитроны затем могут быть ускорены до 500 МэВ при меньших токах, чем в LIL V. В первоначальных отчетах LIL был разработан для достижения энергии пучка 600 МэВ. Однако в течение первых месяцев эксплуатации стало ясно, что выходная энергия в 500 МэВ позволяет более надежно работать с машиной.[8]

LIL состоял из так называемых Группа S Линаки. Эти линейные ускорители использовали 35 МВт пульсирующий клистрон это вело СВЧ-резонаторы на частоте 3 ГГц, которая ускоряла электроны и позитроны.[8]

После прохождения через LIL частицы вводились в EPA, электроны вращались по часовой стрелке, а позитроны - против часовой стрелки. Там оба типа частиц накапливались для достижения достаточной интенсивности луча и согласования высокочастотного выхода LIL (100 Гц) с частотой, на которой работал PS (приблизительно 0,8 Гц). После прохождения EPA частицы были доставлены в PS и SPS для дальнейшего ускорения, прежде чем они достигли своего конечного пункта назначения, LEP.[9] EPA имело окружность 125,7 м, что соответствовало ровно пятой части окружности PS.[10]

Другие эксперименты

LPI не только поставлял электроны и позитроны на LEP, но также питал различные эксперименты и испытательные установки, расположенные непосредственно на инфраструктуре LPI.

Первым из них был Ипподром одноэлектронный (HSE) эксперимент. Необычный запрос на одиночные электроны был сделан в марте 1988 г. L3 сотрудничество. К концу 1988 г. установка была запущена, что позволило провести точную калибровку L3 детектор, который должен был быть установлен на LEP вскоре после.[11]

Те частицы, которые не отклонялись в EPA при выходе из LIL, направлялись прямо в «линию сброса». Там, в центре кольца EPA, LIL Experimental Area (LEA) был создан. Поступающие туда электроны использовались для множества различных приложений на протяжении всей работы LIL, тестирования и подготовки LEP, а затем. LHC детекторы. Наиболее известные оптические волокна для одного из CMS Калориметры были испытаны здесь в 2001 году во время подготовки LHC.[5]

Кроме того, два Синхротронные осветительные установки SLF 92 и SLF 42 использовал синхротронное излучение испускается электронами, которые кружили вокруг EPA. До начала 2001 г. влияние синхротронного излучения на вакуумные камеры LHC исследовалось на SLF 92 с помощью эксперимента COLDEX.[12] SLF 42 использовался для исследования добытчик полоски, которые готовились к использованию в вакуумных камерах LHC.[5]

Окончательным успехом LPI стал ПАРРН эксперимент: Электроны, поступающие от LPI, генерируются гамма лучи, которые были использованы для создания богатых нейтронами радиоактивных атомов криптона и ксенона.[13][5]

Рекомендации

  1. ^ а б Сервер документов ЦЕРН | Д. Дж. Уорнер: Новые и предлагаемые линейные ускорители в ЦЕРН: инжектор LEP (e + / e-) и инжектор тяжелых ионов (Pb) SPS (1988) Проверено 24 июля 2018 г.
  2. ^ Бюллетень ЦЕРН № 24 (1985) Проверено 30 июля 2018 г.
  3. ^ https://www.researchgate.net/publication/257069402_Fifty_years_of_the_CERN_Proton_Synchrotron_Volume_2
  4. ^ Сервер документов ЦЕРН | С. Майерс: Коллайдер LEP: от проектирования до утверждения и ввода в эксплуатацию (1990) Проверено 30 июля 2018 г.
  5. ^ а б c d Бюллетень ЦЕРН 20/2001: LPI выходит на высокую ноту Проверено 31 июля 2018 г.
  6. ^ Сервер документов ЦЕРН | Г. Гешонке и А. Гиго (редакторы): Отчет о проектировании CTF3 (2002) Проверено 31 июля 2018 г.
  7. ^ Официальная домашняя страница CLEAR Проверено 31 июля 2018 г.
  8. ^ а б c Г. МакМонагл и др.: Долговременная работа системы модулятора клистрона S-диапазона в предварительном инжекторе LEP в ЦЕРН (2000) Проверено 30 июля 2018 г.
  9. ^ Сервер документов ЦЕРН | Ф. Дюпон: Состояние линейных ускорителей форсунок LEP (e + / e-) (1984) Проверено 30 июля 2018 г.
  10. ^ Сервер документов ЦЕРН | С. Гилардони, Д. Манглюки: Пятьдесят лет протонному синхротрону ЦЕРН Vol. II (2013) Проверено 10 июля 2018 г.
  11. ^ Сервер документов ЦЕРН | Б. Фраммери и др .: Одиночные электронные пучки от предварительного инжектора LEP (1989) Проверено 31 июля 2018 г.
  12. ^ Сервер документов ЦЕРН | В. Баглин и др .: Исследования синхротронного излучения экрана дипольного пучка LHC с помощью COLDEX (2002) Проверено 31 июля 2018 г.
  13. ^ Сервер документов ЦЕРН | С. Эссабаа и др .: Исследование новой экспериментальной площадки PARRNe с помощью линейного ускорителя электронов, близкого к тандему Орсе (2002) Проверено 31 июля 2018 г.