DINAMICA DEL FASCIO DI PROTONI NEL LINAC IMPLART

C. RONSIVALLE

Centro PMQ di uscita LINAC1-SCDTL

Centro PMQ di ingresso LINAC1-SCDTL

Centro PMQ di ingresso LINAC1-CCL

Centro PMQ di uscita LINAC1

Centro PMQ di ingresso LINAC2

Centro PMQ di uscita LINAC2

LINAC1-SCDTL

LINAC1-CCL

LINAC2

USCITA LINAC2

Il fascio e’ contenuto entro un raggio di 1.7 mmx=0.46 mm y=0.27 mm Energia media=230.5 MeV, E=412.9 keVTrasmissione dall’ingresso del LINAC1=100%Fascio di ingresso all’interno

dell’accettanza della macchina

VARIAZIONE DI ENERGIA

VARIAZIONE LENTA DI ENERGIA SU LINAC1-CCLTRAMITE VARIAZIONE DI AMPIEZZA DEL CAMPO ELETTRICO

IMPLART LINAC1-CCL

8090

100110

120130

140150

160

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

Ampiezza del campo elettrico nell'ultimo modulo acceso

En

erg

ia (M

eV)

MODULO 12

MODULO 11

MODULO 10

MODULO 9

IMPLART-LINAC1-CCL

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

80 100 120 140 160

Energia (MeV)

RM

S E

ne

rgy

Sp

rea

d (

Me

V)

MODULO 12

MODULO 11

MODULO 10

MODULO 9

DE per DR=2mm

IMPLART LINAC2

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

155 165 175 185 195 205 215 225 235

Energia (MeV)

RM

S e

ner

gy

spre

ad

(MeV

)

MODULO 4

MODULO 3

MODULO 2

MODULO 1

DE per DR=2 mm

VARIAZIONE LENTA DI ENERGIA SU LINAC2TRAMITE VARIAZIONE DI AMPIEZZA DEL CAMPO ELETTRICO

IMPLART LINAC2

155

165

175

185

195

205

215

225

235

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

Ampiezza del campo elettrico nell'ultimo modulo acceso

En

erg

ia (

Me

V) MODULO 4

MODULO 3

MODULO 2

MODULO 1

LINEE DI TRASPORTO

LINEA BEAM-1 (TRACE3D)

MATCHING LINAC1-LINAC2 (TRACE3D)

LINEA BEAM-1 DA INGRESSO LINAC1-CCL (PROGRAMMA LINAC)

USCITA LINEA BEAM-1 (PROGRAMMA LINAC)

Il fascio e’ contenuto entro un raggio di 1.6 mmx=y=0.45 mm Energia=156 MeV, E=140 keVTrasmissione dall’ingresso del LINAC1=100%Fascio di ingresso all’interno dell’accettanza della macchina

A 60 cm dal bordo di uscita “hard edge” dell’ultimo quadrupolo della linea

USCITA LINEA BEAM-1 (PROGRAMMA LINAC)

VARIAZIONE DI ENERGIA SU USCITA LINEA BEAM-1 (92-156 MeV): OTTIMIZZAZIONE CON TRACE3D (3 q-poli variabili)

Energia EMQ1 EMQ2 EMQ3 EMQ4 EMQ5 EMQ6 EMQ7156 -13.6 29.53116 -13.6 16.54527 -16.34082 15.65111 -17.09254139 -13.6 28.39462 -13.6 19.74751 -16.34082 15.65111 -19.25449123 -13.6 27.2479 -13.6 18.02193 -16.34082 15.65111 -20.72515107 -13.6 26.06233 -13.6 17.94916 -16.34082 15.65111 -19.2285192 -13.6 24.84847 -13.6 16.15908 -16.34082 15.65111 -16.41377

y = 0.0736x + 18.134

24

25

26

27

28

29

30

80 100 120 140 160Energia (MeV)

Gra

die

nte

EM

Q2

(T

/m)

TRACE3D

FIT lineare

y = 0.0037x2 - 0.9164x + 36.956

y = -0.0024x2 + 0.6197x - 20.502

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

80 100 120 140 160

Energia (MeV)

T/m

EMQ4EMQ7Fit quadratico (EMQ7)Fit quadratico (EMQ4)

VARIAZIONE DI ENERGIA SU USCITA LINEA BEAM-1 (92-156 MeV): OTTIMIZZAZIONE CON TRACE3D. SISTEMA DOPPIAMENTE ACROMATICO E FASCIO ROTONDO CON LE STESSE DIMENSIONI

156 MeV Inviluppo x

Inviluppo y

92 MeV Inviluppo x

Inviluppo y

Cambiano solo i valori finali di alfax e alfay

Linea BEAM-1

Linea BEAM-1

Posizione BEAM-1 Uscita LINAC2Energia MeV 155.977 229.971alphax -2.228 -0.2582betax mm/mrad 1.95 2.987Exrms mm*mrad 9.07E-02 7.10E-02Ex100% mm*mrad 1.516 1.143alphay 1.245 6.28E-02betay mm/mrad 0.8078 1.059Eyrms mm*mrad 9.05E-02 7.10E-02Ey100% mm*mrad 1.851 1.438alphap -0.2708 0.5542betap deg/MeV 19.14 10.9Eprms deg*MeV 0.3493 1.422Ep100% deg*MeV 10.68 9100gammap MeV/deg 0.056078 0.119920884sigmaE MeV 0.1399573 0.412949752

PARAMETRI DEL FASCIO DI PROTONI

•Parametri di ingresso=accettanza della macchina• Energia corrispondente alla massima densità•I valori della emittanza sono non normalizzati

VARIAZIONE DEI PARAMETRI DI TWISS IN FUNZIONE DELL’ENERGIA NELLA POSIZIONE DELL’USCITA AD ALTA ENERGIA NEL RANGE 156-230 MeV

VARIAZIONE LLA EMITTANZA NON NORMALIZZATA (100% DEL FASCIO) IN FUNZIONE DELL’ENERGIA NELLA POSIZIONE DELL’USCITA AD ALTA ENERGIA NEL RANGE 156-230 MeV

PROPAGAZIONE DEL FASCIO FINO AL CENTRO DEL PMQ DI USCITA DEL LINAC2 A LINAC2 SPENTO (variazione di energia in linac1 da 92 a 156 MeV)

LINAC1 ON-LINAC2 OFF: Energia=156 MeV

Centro PMQ di ingresso LINAC1-CCL

Centro PMQ di uscita LINAC2

LINAC1 ON-LINAC2 OFF: Energia=156 MeV

Trasmissione=100%

LINAC1-CCL (Moduli 10,11,12 off)-LINAC2 OFF: Energia=92 MeV

LINAC1-CCL (Moduli 10,11,12 off)-LINAC2 OFF: Energia=92 MeV

Trasmissione=100%

Centro PMQ di ingresso LINAC1-CCL

Centro PMQ di uscita LINAC2

VARIAZIONE DELLA DIMENSIONE DELLA SPOT ALL’USCITA BEAM-1

Muovendo i 4 quadrupoli EMQ4-EMQ5-EMQ6-EMQ7 è possibile variare la dimensione della spot ad ogni energia, mantenendo il fascio parallelo

Diametro 2 mm

Valori Gradienti

Diametro 5 mm

Diametro 9 mm

Scala: Xmax=ymax=5 mm