Abstract
The paper describes a method based on the use of Hall sensors for field mapping in pulsed dipole magnets. The reasons that initiated the creation of the method are analyzed and its capabilities are described. The information about the hardware developed for measurements is provided. In conclusion, the results of measurements of pulsed bending magnets of the Booster Nuclotron...
Nowadays Flerov Laboratory of Nuclear Reactions provides a broad modernization program of the accelerator complex. In particular, it has the modernization of the U400M cyclotron. As a part of this work, there is modernization of the Automated Radiation Monitoring System (ARMS) and Interlock and signalization system (ISS), which ensure radiation safety of the personnel working at the U400M....
A positive ions (hydrogen, deuterium) neutral beam injector with low 15 keV energy, though having 150 A peak current, has been developed at BINP for the aims of plasma heating in open magnetic traps and compact tokamaks. The injector auxiliaries include: gas manifold pressure regulation system, vacuum system, cryopumps refilling system. The automation algorithms are provided by in-house...
В Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) создается ускорительный комплекс NICA для проведения экспериментов со сталкивающимися пучками тяжелых йонов. Инжекционный комплекс коллайдера NICA состоит из источников тяжелых ионов, линейных ускорителей, нового сверхпроводящего бустерного синхротрона и сверхпроводящего протонного синхротрона Нуклотрон. В работе описаны системы...
JINR is developing a new MSC230 isochronous cyclotron for proton therapy. In this paper, the beam extraction from the accelerator using an electrostatic deflector and several magnetic correctors was discussed. In particular, two variants of beam extraction were compared: along the spirality of sectors and against it.
Abstract
The main activities of Flerov Laboratory of Nuclear Reactions, following its name - are related to fundamental science. For the moment continues the works under reconstruction facility based on the cyclotron U400 which carries out research for three main directions of heavy ion physics: synthesis of heavy and exotic nuclei, studies of nuclear reactions and studies of interaction of...
This paper describes basic principles and functions that are applied for automatization accelerator mass spectrometer (AMS) developed by Budker institute with original project for needs of institutes of the Siberian branch of RAS within the framework of the integration project. The facility is a 4 MeV tandem ion accelerator with a charge-exchange target. The distributed control system using...
Beam position monitors (BPMs) for Damping Ring wich is a part of Injection Complex at BINP were already designed and manufactured. 16-BPMs were successfully calibrated for the beam position measurement with accuracy ~0.1 mm. In this paper, we introduce the structure of BPMs, the electronics of signal detection system and the calibration system. The results of calibration are reported.
The article describes the control system for a laser source of heavy ions. The control system has a hierarchical multilevel architecture, determined by the hierarchical structure of the laser ion source, and is a part of the control systems of the linear heavy ion injector and the entire synchrotron complex. The article describes the basic requirements for the control system and the general...
The report is devoted to the development of a new control system for high-frequency multicavity electron accelerators ILU-12 and ILU-14, which generate an electron beam with an energy of 7.5-10 MeV and a power of up to 75-100 kW. The accelerator is the main element of the industrial irradiation complex that processes disposable medical devices and food products. The report provides a...
The paper analyzes the results of measurements of the transverse dimensions and coordinates of the center of gravity of the electron beam of the KISI storage device obtained during injection and when working for users. The beam image recorded in the optical wavelength range using a digital camera at the Optical Observation Station (SON) of the KISI storage device was analyzed. With the help of...
A promising method for treating malignant tumors - boron neutron capture therapy (BNCT) is being actively developed at the Budker Institute of Nuclear Physics. This method is based on the absorption of neutrons by boron-10 preliminarily accumulated in the tumor. The cross-section of the neutron capture of boron-10 increases with the neutron energy decrease. Nowadays, the most optimal neutron...
Ion accelerator facility is a powerful tool to simulate neutron irradiation effects in reactor materials. Defects in the crystal lattice arise and the accumulation of transmutation products (helium and hydrogen) occurs in the structure of the material under the action of neutrons in the structural materials of nuclear installations. At Kurchatov Complex for Theoretical and Experimental Physics...
Modern requirements for the development of new materials for nuclear and fusion reactors require an express method of analysis. A new trend in imitation experiments on reactor steels is the parallel emission of two or more accelerated ion beams. A second beamline is under development to the existing linear accelerator HIPr for double beam irradiation simultaneously. In this work, the...
The application of the diagnostics based on Cherenkov effect is described. Two kinds of Cherenkov detectors are applied on the BINP linear accelerators. The quartz fibers are used for beam loss monitors. The small disks produced from solid quartz or quartz aerogel are the core of the diagnostics for longitudinal beam profile measurements. The recent results of both kinds of diagnostics from...
Dipole vibrations of the beam caused by mechanical vibrations (seismic, anthropogenic, etc.) and power supply current ripple lead to emittance growth and brightness decrease. Unfortunately, correction algorithms presently implemented at VEPP-4M facility are slow and take up to dozens of minutes per iteration and are not suitable for dipole perturbations correction. The dipole corrector being...
The development of compact linear accelerator for medical radiation therapy has come to the final stage of production at NRNU MEPhI. The developed linac will be used to generate a gamma radiation for the external beam therapy of the patient. Generation of the gamma beam in the linac’s target is the topic of this article. Results of the Monte-Carlo simulations for the radiation spectrums and...
The Low Energy Beam Transport channel (LEBT) was designed for transfer a light ion beam generated by two ion sources (laser and ECR) to accelerator structure. The efficiency of the beam transportation sufficiently depends on the vacuum conditions in the channel sections. Various methods to calculate vacuum conditions inside chambers with a branched structure of a linear ion accelerator were...
The Gun Timer module is intended to solve the following tasks:
- generation of trigger pulses for a modulator that opens the cathode assembly of the RF gun;
- phase tune of these pulses relative to the frequency of 178.5 MHz with an accuracy of less than 5 ps and the same phase noise;
- generation a train of pulses, spaced in time relative to each other as necessary to fill different...
The Booster - Nuclotron transfer line operates in pulsed mode. The duration of the current pulse in the channel elements varies between two microseconds for extraction kicker, tens and hundreds of microseconds for septums, and up to tens of milliseconds in dipole magnets and correctors. All elements pulsed power supplies come with embedded controllers of two different types, each of which...
The core facility of the NICA accelerator complex is the superconducting synchrotron Nuclotron with the maximum magnetic rigidity of 40 T*m. For transfer of the ion beam from the new superconducting booster synchrotron to the Nuclotron the new injection system is designed and put into operation. For transfer of the ion beam from the Nuclotron to NICA collider the new fast ejection system is...
The paper investigates the influence of space charge impedances, as well as RF resonators, on longitudinal dynamics during the procedure of transition energy crossing with a jump. A distinctive feature is the use of Barrier Bucket RF, as a result a specific distribution of the beam in the phase space, different from the classical one formed by harmonic RF.
The U400 cyclotron complex has been operated in the FLNR, JINR, since 1985. Currently, the complex is being prepared for reconstruction, which includes the modernization of the main nodes of the cyclotron, as well as the creation of a new system for transporting particles through channels leading to a new experimental hall. This article discusses the results of three-dimensional calculations...
The paper describes the basic principles of developing a distributed control system (DCS) and a GARNET operator control system based on a microservice architecture as part of a high-availability cluster. The application of the operator's control system as a DCS component is described. The main elements of software components of operator control and DCS are presented and described. The process...
A concept of an energy-saving synchrotron radiation source is being developed at the Budker INP. One of the main differences between the new radiation source and the existing ones is the absence of DC power supplies and water cooled coils for most elements of the magnetic system that use permanent magnets. To test this new technical solution prototypes of bending magnets were designed and are...
At the INP SB RAS, for a promising procedure for the treatment of malignant tumors, an accelerator source of neutrons was proposed and created based on a new type of charged particle accelerator - a tandem accelerator with vacuum insulation. The accelerator produces a beam of protons or deuterons with a current range from 1 nA to 10 mA and energy from 0.6 to 2.2 MeV and generates neutrons with...
Abstract
The results of measurements of the phase density (PD) of electron beam bunches formed by a gun with microwave control of the injection current are presented. The beam formed by the gun, consisting of a sequence of electron bunches, is collimated and deflected by the magnetic microwave field of the resonator-deflector. A linear or annular beam scan is formed in the registration plane....
The new linac for A/Z = 8, output energy 4 MeV/u and 10 mA current is under development at NRC “Kurchatov Institute”-ITEP. The linac consists of Radio-Frequency Quadrupole (RFQ) with operating frequency 40 MHz and two sections of Drift Tube Linac (DTL) with operating frequency 80 and 160 MHz, correspondently.
The DTL_1 consists of 12 2-gaps quaterwave cavities. The paper presents mechanical...
The new linac for A/Z = 8, output energy 4 MeV/u and 10 mA current is under development at NRC “Kurchatov Institute”-ITEP. The linac consists of Radio-Frequency Quadrupole (RFQ) with operating frequency 40 MHz and two sections of Drift Tube Linac (DTL) with operating frequency 80 and 160 MHz, correspondently.
The DTL_2 consists of 28 5-gaps IH cavities. The paper presents design of the DTL_2...
The new linac for A/Z = 8, output energy 4 MeV/u and 10 mA current is under development at NRC “Kurchatov Institute”-ITEP. The linac consists of Radio-Frequency Quadrupole (RFQ) with operating frequency 40 MHz and two sections of Drift Tube Linac (DTL) with operating frequency 80 and 160 MHz, correspondently.
The 11 meters long RFQ is based on a 4-vane structure with magnetic coupling...
This article presents some technical solutions, problems and ways to overcome them in the process of modernization of synchronization systems and electron beam forming systems in the accelerator-storage complex.
The general principles of constructing elements of distributed diagnostic and control systems for linear and cyclic accelerators are considered. Existing experience is used. The systems are built using proven solutions of modular architecture, which reduces the development time of both hardware and software. The principle of system construction, the nomenclature of modules and particular...
Interactions of an intensive electron beam with various materials and matters are studied in Budker Institue of Nuclear Physics on an electron accelerator ILU-6 for decades.Treated samples are studied using various methods including X-ray diffraction analysis.
Results of these studies are new accelerator applications in research and in industrial production.
Radiation induced polymerization...
During the past few years beam induced fluorescence monitor and several scintillation screens were implemented at INR RAS linac to solve new beam diagnostics tasks. Multipurpose software for acquisition and processing of the beam images produced by these monitors and beam cross-section monitor was developed at INR. The software kernel for industrial cameras control, image acquisition and...
В НИЦ Курчатовский институт планируется создание генератора синхротронного излучения 4 поколения. Установка СИЛА (генератор Синхротронного Излучения 4 поколения с ЛАзером на свободных электронах) является многопользовательской междисциплинарной установкой класса “мегасайенс” для исследований по ряду направлений физики, химии, кристаллографии, материаловедения, биологии и медицины.
В работе...
To quickly create a preliminary design of klystron that are important for fundamental science (for example, for BINP's projects of the Super C-tau factory, SKIF), it is advisable to use programs based on semi-analytical models that allow you to get a solution on a computer in a few seconds. However, most of such programes are not publicly available, so the INP SB RAS is developing a...
Investigation of the radiation resistance of BINP impregnating epoxy
compound up to 50 MGy were undertaken. Samples were irradiated by electron beam generated at ULU-6 accelerator, produced at BINP. Temperature of samples was controlled online during irradiation. The results of mechanical tests (tensile strength and Young's modulus) after irradiation are given in comparison with SLAC compound ones.
The U400M cyclotron complex has been operating at FLNR JINR since 1992. Since 2020, it has been undergoing modernization, which includes the reconstruction of the RF power supply system for the cyclotron accelerating system.
Reconstruction of the RF power system includes:
-
replacement of the old rigid coaxial line with a modern design;
-
calculation and manufacture of...
Данная работа посвящена исследованию резонансной структуры ускоряющих секций ускорителя ЛИНАК-200 в программной среде CST Studio. Проводилось моделирование для разных рабочих условий конструкции, то есть при комнатной температуре (T=20C) и при использовании системы термостабилизации (T=45C). Эти результаты будут нужны при настройке температурного режима для секций ускорителя.
With the advent of new neutron sources based on accelerators for boron neutron capture therapy (BNCT), it became necessary to create an independent system for monitoring the particle flux during patient irradiation. The presented in this research results demonstrated that the proposed scintillator-over-fiber system with a silicon photomultiplier readout using three different sensors enables...
In this work, a comprehensive study of a W-10Cr alloy sample after accelerated irradiation with ions to a damage dose 10 displacements per atom at temperatures of 300 and 500°C was carried out. A detailed chemical analysis of radiation induced defects carried out using transmission electron microscopy and atom probe tomography. It is shown that, as a result of irradiation, nanosized clusters...
CCD-cameras are easy to use and quite widespread in accelerator diagnostics. These cameras have milliseconds-long shutter times, therefore they are usually used to observe circulating beams.
In this work we studied the possibility of usage of these cameras in single-revolution regime. In order to operate the camera in this regime necessary software to control cameras, send and process...
В настоящий момент новосибирским ИЯФ изготовлены, испытаны и отправлены заказчику все восемь резонаторов системы ВЧ2 для коллайдера NICA, строящегося в ОИЯИ (Дубна). Четыре резонатора нижнего кольца коллайдера установлены на свои места в тоннеле. Четыре резонатора верхнего кольца планируется установить осенью 2023 г. Твердотельные радиочастотные усилители мощности, разработанные новосибирской...
The heavy ion NICA collider has three types of the vacuum volumes: insulating vacuum volume of superconducting magnet lattice; the cold beam pipe inside SC-magnets with operating temperature from 4.2 K to 80 K; the warm beam volume at the room temperature inside the insertion and experimental regions with RF stations, beam cooling station, diagnostic equipment and etc. The vacuum requirements,...
For the last few years the Laboratory of Electronic Accelerators MSU has been working on a 6 MeV electron accelerator for radiation therapy based on a C-band accelerating structure. The new developed structure has increased efficiency than original sample, provides lower accelerating field strength in comparison to it, and ensures stable operation with a dose rate of more than 10 Gy/min. The...
An accelerator based epithermal neutron source (VITA) is proposed, created and is functioning at the Budker Institute of Nuclear Physics. VITA includes an originally designed tandem electrostatic particle accelerator (vacuum-insulated tandem accelerator) to produce a monoenergetic beam of protons or deuterons with energies from 0.3 to 2.3 MeV, currents up to 10 mA, and a thin lithium target to...
The credible value of the $^{11}$B(p,α)αα reaction cross-section is essential for the proton therapy of cancer, the thermonuclear fusion, and the nuclear astrophysics. Despite the relevance, the mechanism of the reaction is still an open question. The goal of the study consists in acquiring new knowledge about the reaction, modernization and clarification of the preliminary studies data in the...
This work describes the concept of a measurement method based on mathematical reconstruction of beam profiles obtained by repeated scanning at different angles with a fixed angular step. The proposed approach allows determining the complete distribution of the beam density in the transverse plane and providing continuous monitoring of the charged particle beam parameters in the process of irradiation.
Novosibirsk Free electron Laser (FEL) is the source of coherent radiation with ability of wavelength tuning. It based on multi-turn energy recovery linac, which involves one single-turn and one 4-turn microtron-recuperator. There are three different free electron lasers, mounted on different tracks of these accelerators. Each FEL is operates on different electron beam energy and have...
The representation of the RFQ resonator as a long multimode structure with boundary conditions and local perturbations, tuning elements and RF inputs is considered. Replacement equivalent schemes and scattering matrices obtained from three-dimensional models are used for modeling.
In the frame of this work an individual heterogeneous dosimetric phantom for human upper limb was developed using fused filament fabrication technique based on patient’s tomographic data. For the phantom creation a special developed modified plastic materials suitable for 3D printing devices and capable of imitating human tissues in terms of their interaction with ionizing radiation were...
The development of cyclic accelerators serves as a foundation in the field of synchrotron and neutron research, which is necessary for the creation of breakthrough technologies, as well as for the creation and development of research infrastructure. For this purpose, a synchrotron radiation source of generation 4+ is being created in Novosibirsk, – SKIF. The main feature of this installation...
VEPP-2000 RF Control system has been successfully operated since commission of accelerator facility in 2009. During this period, several updates were made to the system. Last update has shown that some elements of the software stack are not actively maintained, which may require additional support efforts from control system team. Development from scratch using modern software technologies...
Electron-positron collider VEPP-2000 was recommissioned after deep upgrade in 2016. Since then it continuously delivers data for high-energy physics. In 2017, it was decided to use Tango Controls for new projects and subsystem modernization. The paper presents currents status of migration to Tango and planned modernization of control system.
VEPP-5 injection complex is a beam source for BINP colliders. Its control system software based on CXv4 framework that provides hardware abstraction and communication. Centralized configuration and control software for injection complex was developed in Python. In order to do that was created a set of libraries which simplifies development and prototyping of control services and PyQt...
The keys parameters for Injection Complex VEPP-5 as electron and positron source are particles storage rate and extraction beam parameters. Beam parameters are obtained from beam diagnostic instruments. In order to improve beam parameters tuning procedure IC VEPP-5 damping ring beam diagnostic scheme was redesigned. The beam diagnostic modification details will be presented at this paper.
Nowadays, cyclotrons are getting smaller and therefore much more tightly composed than ever before. I have developed a technique for creating a complete virtual prototype of the cyclotron and simulating every significant physical effect occurring in the cyclotron. Such virtual prototype is a CAD assembly, which can be directly used in the further manufacture of the cyclotron. Proposed and...
синхронной системы генерации опорного ВЧ сигнала для трех независимых ВЧ-систем комплекса НИКА: Бустера, Нуклотрона и Коллайдера а также для ВЧ‑синхронных систем диагностики. В основе работы ВЧ-генератора лежит метод прямого цифрового синтеза (DDS), реализованного при помощи ПЛИС и ЦАП. Аппаратура задающего ВЧ обеспечивает генерацию 4-х независимых опорных сигналов в диапазоне 0,1÷35 МГц,...
В работе описываются новые блоки управления БУК-М-1 источниками питания PCS-6A и PCS-20А системы коррекции орбиты и фокусировки пучка электронов синхротрона. Блоки выполнены на базе современного одноплатного компьютера phyCORE-i.MX7. БУК-М-1 работает под ОС Linux Debian, имеют интерфейс Ethernet для связи с серверами верхнего уровня АСУ ТП, CAN bus-два канала один с поддержкой протокола...
Линейный ускоритель ЛИНАК-200 в ЛЯП ОИЯИ сооружается с целью обеспечения электронных тестовых пучков с энергией до 200 МэВ для проведения исследований и разработок в области детекторов частиц, для изучения передовых методов диагностики электронных пучков и для работы в качестве облучательной установки для прикладных исследований. Хотя ускоритель использует оборудование ускорителя MEA (NIKHEF),...
В рамках проекта NICA в Дубне завершено сооружение бустерного синхротроны (Бустера).
Основные задачи Бустера:
• накопление ионов при энергии инжекции (2,5 109 ионов 197Au31+);
• эффективное ускорение не полностью ободранных ионов, возможное благодаря достижению ультравысокого вакуума в пучковой камере;
• формирование требуемого фазового объëма пучка с использованием системы электронного...
В настоящее время опыт проектирования установок на выведенных пучках ионов углерода в России (мире) очень ограничен. Медицинская кабина ионно-лучевой терапии канала 26А проекта ЛУЧ У-70 предоставляет уникальную возможность для оценки эффективности биологической зашиты и верификации расчетов. В докладе представлены данные экспериментальных измерений нейтронного излучения за биологической...
В синхротронах и накопителях заряженных частиц используется большое число устройств, обеспечивающих непрерывную циркуляцию пучков частиц по замкнутой траектории в вакуумной камере установки: это - источники питания магнитной системы и ВЧ. От источников питания помимо высокой точности отработки заданных параметров (выходного токи или напряжения) требуется также взаимная синхронизация этой...
В данной работе описывается универсальный цифровой интерфейс для управления различными устройствами ускорительно-накопительного комплекса СКИФ. Интерфейс разработан в виде вставного или съемного модуля, устанавливаемого в корзину или на плату-носитель. В основе модуля лежит система на кристалле (SoC), включающая ядра общего назначения под управлением ОС Linux, ядро реальном времени под...
В докладе рассматриваются особенности эксплуатации высоковольтного источника для тандем-ускорителя источника нейтронов БНЗТ после двух лет работы. Описаны особенности вакуумных и газовых пробоев, поведение источника и системы управления при таких пробоях.
В АО «НИИЭФА» разработан высокочастотный генератор для современных циклотронных комплексов. Предоконечный и оконечный каскады усиления построены на базе генераторных триодов. Система управления ВЧ - генератора интегрирована в общую систему автоматизированного управления циклотронного комплекса. Обеспечена возможность работы генератора в автономном режиме. К настоящему времени ряд изготовленных...
Для питания быстрого ударного магнита (кикера) выпуска ионов из ускорителя-бустера в канал "Бустер-Нуклотрон" ускорительного комплекса "NICA" (ОИЯИ, Дубна) были разработаны, изготовлены и испытаны генераторы на основе псевдоискровых коммутаторов ТПИ1-10k/75. Выбор коммутатора был обусловлен уникальностью требований к параметрам выходного импульса и невозможностью использования твердотельных...
В Институте ядерной физики СО РАН предложен и создан ускорительный источник нейтронов VITA, включающий в себя электростатический тандемный ускоритель заряженных частиц оригинальной конструкции, названный со временем ускорителем-тандемом с вакуумной изоляцией, для получения стационарного пучка протонов или дейтронов, оригинальную тонкую литиевую мишень для генерации нейтронов в реакциях...
В докладе представлены результаты разработки датчика энергии промышленных ускорителей с выведенным в атмосферу пучком электронов. Принцип действия датчика основан на пороговом характере излучения Вавилова – Черенкова и зависимости его интенсивности от показателя преломления газа, через который проходит пучок. Выполнено сравнение результатов измерения энергии пучка линейного ускорителя...
В работе представлены конструкции мониторов дробового шума для Бустера и Нуклотрона. Дано описание программно-аппаратных средств регистрации и диагностики параметров пучка на основе измерения дробового шума.
Стенд облучения, действующий на линейном ускорителе протонов и отрицательных ионов водорода ИЯИ РАН, используется не только для задач в области радиационной стойкости, но и для проведения других исследований по взаимодействию пучков заряженных частиц с веществом. Отличительной чертой стенда является возможность работы с пучками разных зарядностей, для чего необходимо обеспечить соответствующую...
В 2019 году началась активная работа по проектированию серий магнитных элементов для синхротронного источника СКИФ (сибирский кольцевой источник фотонов). СКИФ – это источник синхротронного излучения четвертого поколения. Данная установка будет состоять из 3х основных частей: линейного ускорителя на энергию 200 МэВ; бустера – синхротрона с максимальной энергией 3 ГэВ и длиной орбиты 158 м;...
Нейтронная терапия является перспективным методом лечения больных с радиорезистентными опухолями (саркомы, опухоли головы и шеи, опухолей головного мозга и др.). Нейтроны делятся по энергии на ультра-холодные, холодные, тепловые, надтепловые, быстрые, релятивистские и другие. В медицине используются как тепловые и надтепловые нейтроны для бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ), так и быстрые для...
Представленно описание системы измерения положения пучка и результаты измерений.
В докладе представлена инфраструктура системы синхронизации и задающего ВЧ комплекса НИКА, построенная на основе 65 устройств, установленных суммарно в 40 промышленных компьютерах и mTCA крейтах, распределенных по комплексу. Узлы системы связаны между собой посредством двух сетей: Ethernet для передачи информации и оптической сети MRF для передачи синхронных сообщений. При проектировании...
Обсуждается вопрос формирования нейтринного пучка с поворотом родительских частиц в одну сторону. В оптической схеме канала предполагается использовать бездисперсную двухмагнитную систему с полевой линзой для выделения требуемого импульсного интервала π-мезонов. Дипольные магниты отклоняют пучок в одну сторону, поэтому распадная часть канала повернута относительно направления наведения...
В статье приведены 3D магнитные расчеты и описание конструкции линзы на постоянных магнитах секторного типа с апертурой 36 мм и величиной градиента 62 Т/м. Описана процедура магнитных измерений и показано соответствие рассчитанных и измеренных характеристик магнитного поля квадруполя
Криогенный комплекс коллайдера NICA предназначен для охлаждения и криостатирования при Т=4,5 К сверхпроводящих колец ускорительного комплекса: Бустера, Нуклотрона и Коллайдера. К настоящему моменту введено в работу два из трех ускорителей - Бустер и Нуклотрон и ведется монтаж кольца Коллайдера.
Криостатирование магнитов осуществляется циркуляционным методом: переохлажденный жидкий гелий...
FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) – строящийся в Дармштадте (Германия) международный ускорительный комплекс, который будет использовать антипротоны и ионы для проведения исследований по ядерной физике, физике элементарных частиц, атомной физике, физике конденсированного состояния и др. Важным элемент комплекса - транспортный канал между ускорительными кольцами от SIS18 до...
Для нового источника синхротронного излучения были разработаны короткие элементы совмещающие дипольную и квадрупольную компоненты и имеющие аббревиатуры AFC и BDC. Характерные параметры AFC: диаметр апертуры 38 мм, эффективная длина 150 мм, градиент 50 Т/м, магнитное поле -0.35 Т, ограничения на интегральные основные гармоники 3*10^-4 на радиусе 10 мм при смещение траектории от оси на 7 мм....
В НИЦ "Курчатовский институт” – ККТЭФ разрабатывается импульсный линейный ускоритель тяжелых ионов на энергию 4 МэВ/нуклон и током до 10 мА. В низкоэнергетичном канале транспортировки (LEBT) ионного пучка сразу после лазерного источника предусматривается рафинирование целевой фракции ионов с отношением A/Z = 4÷8 из первично сформированного пучка с широким спектром по зарядности и согласование...
Ондуляторы на постоянных магнитах являются одними из широко применяемых устройств генерации когерентного излучения, применяемых на современных источниках синхротронного излучения. На сегодняшний день имеется достаточно широкий спектр ондуляторов, конструкция которых зависит от требуемых параметров синхротронного излучения и их изготовление является достаточно сложной инженерной задачей.
Целью...
Описана методика определения эмиттанса пучков ионов углерода путём измерения их поперечных размеров в конце воздушного промежутка канала. Рассмотрено обратное преобразование фазовых эллипсов с учётом многократного кулоновского рассеяния частиц и наличия дисперсии в пучке ионов углерода. Приведены значения эмиттанса пучков перед первой квадрупольной линзой канала транспортировки, которые...
Считается, что наилучшее качество пучка нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) злокачественных опухолей можно получить в реакции 7Li(p,n)7Be, используя ускоритель заряженных частиц с относительно низкой энергией, но большой интенсивности, и литиевую мишень. В Институте ядерной физики СО РАН разработан линейный электростатический тандемный ускоритель оригинальной конструкции,...
С момента ввода в эксплуатацию ВЭПП2000 и Инжекционного комплекса ВЭПП5, для выпуска и выпуска заряженных частиц в них, использовались полосковые кикеры с источниками питания на водородных тиратронах. В процессе модернизации системы питания высоковольтные источники питания были заменены на новое поколение, сделанное на твердотельных компонентах. Для обоснования такого перехода, разберём...
Оптическая система коллайдера ВЭПП-2000 включает 24 квадруполя (по 6 в каждом квадранте). Питание квадруполей осуществлялось от морально устаревших источников тока типа ВЧ-300 разработки ИЯФ СО РАН. Дальнейшая эксплуатация этих источников не позволяла обеспечить надежную работу коллайдера на высоких энергиях. Для замены ВЧ-300 были разработаны новые источники тока типа VCH-500-20 с...
Общее описание системы электропитания канала вывода пучков из Нуклотрона ВП1. Обзор работ, проведенных при модернизации системы. Обзор достигнутых в ходе модернизации результатов.
В настоящее время в разработке находится проект «Сибирского
Кольцевого Источника Фотонов» («СКИФ»). Этот источник синхротронного
излучения 4+ поколения позволит проводить исследования в различных
областях науки. «СКИФ» состоит из синхротрона, бустерного кольца и
линейного ускорителя. Линейный ускоритель рассчитан на энергию 200
МэВ. Затем в бустерном кольце электронные пучки набирают...
Работы по модернизации каналов усиления системы ВЧ питания начальной части ускорителя ионов водорода ИЯИ РАН ведутся непрерывно на протяжении уже многих лет. В последние годы основные усилия были направлены на модернизацию мощных импульсных высоковольтных модуляторов в связи с вынужденной необходимостью применения в них генераторных ламп ГИ-71А в качестве модуляторных вместо снятых с...
В работе представлен проект модернизации САУ УНК «Сибирь», созданной в 2010-2017 годах на базе аппаратуры VME, National Instruments, серверов SCADA и СУБД. В статье представлено подробное описание АСУ ТП и СТП, включая описание всех уровней управления и новых разрабатываемых устройств. Ввод в строй новой системы управления позволит повысить эффективность, надежность и безопасность работы...
В работе описываются блоки управления БУК-М-1 источниками питания PCS-6A и PCS-20А системы коррекции орбиты и фокусировки пучка электронов синхротрона. Блоки выполнены на базе современного одноплатного компьютера phyCORE-i.MX7. БУК-М-1 работает ОС Linux Debian, имеют интерфейс Ethernet для связи с серверами верхнего уровня АСУ ТП, CAN bus- два канала, один с поддержкой протокола...
В работе описываются блоки управления высоковольтными источниками питания (5кВ/7кВ) магнито-разрядных насосов вакуумной системы источника СИ. Блоки выполнены на базе современного одноплатного компьютера phyCORE-i.MX7. БУП-27М принимают команды управления и предают данные в сервер по шине CAN или Ethernet-интерфейсу, используя стандартный стек протоколов TCP/IP. В результате внедрения...
Представлены результаты аналитических оценок изменения эффективности ускоряющей структуры и ускоряющей системы в целом при смещении рабочей частоты СВЧ системы линейного электронного ускорителя с бегущей волной 10 см диапазона.. В порядке верификации полученных оценок проведены измерения энергетических характеристик пучка электронов при изменении частоты задающего генератора у источника СВЧ...
Разработан пакет программ для расчёта времени жизни отрицательных ионов водорода в интенсивных магнитных полях изохронных циклотронов. Выполнено численное исследование потерь интенсивности пучка в зависимости от максимальной индукции магнитного поля и прироста энергии за оборот. Для протонного циклотрона с глубоким регулированием энергии определена граничная энергия, до которой в качестве...
В статье приведены оценки и измерения мощности доз фотонного и нейтронного излучения в ускорительном зале ЛСЭ (Лазер на Свободных Электронах). Кинетическая энергия электронов изменяется от 12 до 40 МэВ, это область гигантского дипольного резонанса. Происходит рождение фотонейтронов и активация технических элементов микротрона-рекуператора. Измерения и расчеты позволяют оценить уровни...
Рассмотрено построение начальной часть нормально проводящего линейного ускорителя пучков ионов водорода с импульсным током ~ 20 мА до энергии ~ 70 МэВ. Предускоритель с ПОКФ на рабочей частоте ~ 160 МГц ускоряет ионы до энергии ~ 4 МэВ. Дальнейшее ускорение производится работающими на удвоенной частоте и возбуждаемыми на колебании ТМ010 короткими, длиной до 5βλ, резонаторами с трубками...
Развитие ускорительных технологий постоянно повышает требования на качество поля магнитных линз и поворотных магнитов циклических ускорителей. Появляются новые интегральные линзы со сложными законами изменения поля. Для настройки и контроля качества поля разрабатываемых в ИЯФ СО РАН магнитных элементов используются несколько стендов магнитных измерений. Одним из основных элементов стенда...
В докладе обсуждается результаты пусконаладочных работ ВЧ систем инжекционного комплекса NICA и планы по их дальнейшему развитию. Подготовка инжекционного комплекса к коллайдеру требует увеличения интенсивности пучка на выходе Нуклотрона примерно на два порядка. Это требует оптимизации всех систем комплекса и в том числе значительного уменьшения потерь, связанных с ВЧ системами. Полученный...
В статье описан проект создания линейки воздухонаполненных детекторов (ионизационных камер), работающих в токовом режиме, предназначенных для регистрации тормозного излучения в диапазоне энергий от 1 до 40 МэВ. Эти датчики будут основой дозиметрического контроля в ускорительном зале ЛСЭ (Лазер на Свободных Электронах). Что позволит контролировать потери пучка при коррекции орбиты и в случае...
В Институте ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработан ускорительный источник эпитепловых нейтронов VITA [1], используемый для развития методики бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) злокачественных опухолей [2, 3] и ряда других приложений. Для управления установкой, хранения и анализа данных ранее создана система автоматизации, позволяющая оператору обеспечивать длительное стабильное...
Обилие ускорительных проектов, разрабатываемых на данный момент в России, подразумевает активное развитие целого ряда научно-технологических областей, включая оборудование диагностики пучка, состав и особенности которого традиционно существенно зависят от типа ускорителя. В данной работе представлен анализ методов и средств диагностики и их применимости в линейных резонансных ускорителях ионов...
Циклотрон У400М, это одна из базовых установок ЛЯР ОИЯИ. В 2020 году началась модернизация всех систем данной установки, в том числе вывод из эксплуатации лампового источника питания синусного банчера «БРИГ». «БРИГ» — это судовой передатчик КВ диапазона, спроектированный в 60х годах прошлого столетия.
Взамен «БРИГ»-а был изготовлен широкополосный полупроводниковый ВЧ усилитель....
В данной работе представлен анализ теории и реализации прибора для определения положения и направления магнитной оси квадрупольных линз. В основе работы прибора лежит идея регистрации сигнала, возникающего на концах тонкой проводящей струны, возбуждённой в присутствии поля квадруполя. В работе представлен метод, позволяющий посредством обработки сигнала определить линейное и угловое смещение...
В докладе представлены результаты расчета компактной системы сканирования пучка
электронов с поворотом на $90^0$. Система позволяет производить облучение движущейся на
конвейере продукции при вертикальном падении пучка и горизонтальном расположении
линейного ускорителя электронов. Использование такой системы сканирования дает
возможность существенно уменьшить размеры здания с размещенной в...
В протонной терапии сканирование объекта облучения по глубине производится изменением Выходной Энергии (ВЭ) ускоренного пучка. В импульсных линейных ускорителях принята регулировка ВЭ за счет изменения амплитуды и/или фазы поля в ускоряющих элементах от одного ВЧ импульса к другому. Применение являющихся без инерционными ускоряющих секций на бегущей волне позволяет быстрее изменять фазу...
Компактный резонатор предназначен для применения в источниках поляризованных протонов и дейтронов. Резонатор работает либо на частоте порядка 380 МГц, для поляризованных атомов дейтерия, либо на частоте ~ 1480 МГц для поляризованных атомов водорода. В обоих случая обеспечивается единая плоскость поляризации частиц. Формируется однородное распределение магнитного СВЧ поля с минимизацией...
В работе описывается подход, позволяющий осуществлять непрерывный мониторинг всех устройств установок ускорительно-накопительного комплекса СКИФ синхронно с измерениями параметров пучка. Мониторинг работы устройств выполняется в распределенных контроллерах с частотой 10 кГц. При выявлении в процессе работы устройства отклонений от заданных параметров, превышающих допуск, контроллер,...
Система измерения положения пучка, разработанная и изготовленная в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера для Инжектора комплекса СКИФ, обеспечивает измерения поперечных координат пучка на всем его пути, начиная с Линейного ускорителя до выпуска из Бустера. Система включает в себя 15 датчиков положения пучка (пикапов) полоскового типа в Линейном ускорителе (Линаке) и канале Линак-Бустер, 38...
В 2019 году в Лаборатории ядерных реакций им.Г.Н.Флерова был запущен в эксплуатацию циклотрон ДЦ-280. Циклотрон ДЦ-280 —базовая установка Фабрики сверхтяжелых элементов. Неотъемлемой частью для работы ускорителя, является система охлаждения.
В докладе будет рассказано о компонентах системы охлаждения и принципах работы, о доработках, проведенных в процессе эксплуатации.
В состав инжекционного комплекса Центра коллективного пользования "Сибирского кольцевого источника фотонов" (ЦКП «СКИФ») входит линейный ускоритель, бустерный синхротрон и два канала транспортировки электронных сгустков. Система питания магнитов инжекционного комплекса включает около 100 шт. различных источников тока разработки ИЯФ СО РАН с выходной мощностью от 100 Вт до 500 кВт. В докладе...
Ускорительно-накопительный комплекс (УНК) СКИФ состоит из линейного ускорителя на 200 МэВ, бустерного синхротрона на 3 ГэВ и основного накопительного кольца, на котором размещаются вставные устройства для генерации синхротронного излучения. В состав УНК входят около 2500 различных устройств, требующих синхронного управления с целью получения, ускорения и накопления пучка электронов. В данной...
Инжекционный комплекс NICA включает в себя источник тяжелых ионов, линейный ускоритель, канал перевода пучка в Бустер, Бустерный синхротрон, канал перевода в Нуклотрон, Нуклотрон и канал перевода пучка в коллайдер. В докладе описывается система управления инжекционного комплекса NICA, принципы её построения, элементная база, программные технологии и статус готовности.
Ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией разработан в институте ядерной физики для исследования БНЗТ. Нейтроны генерируются в реакции 7Li(p,n)7Be. Для получения терапевтического пучка нейтронов используют систему формирования пучка состоящую из замедлителя, отражателя и фильтров. Замедлитель обычно изготавливают из MgF2 из-за высокого значения сечения неупругого рассеяния нейтронов. Ранее нами...
Необходимость получения качественных изображений оптически непрозрачных объектов из материалов с высокой плотностью предъявляет высокие требования к качеству электронного пучка источника тормозного излучения.
Опытная эксплуатация линейного индукционного ускорителя ЛИУ-20 показала, что для настройки режимов работы установки требуется наличие разнообразных систем диагностик электронного пучка....
Установка РБС с 2015 года работает в каждом сеансе ускорительного комплекса У-70. Основными пользователями являются радиобиологи и медики. Направление исследований – радиобиологические эксперименты на выведенных пучках ускоренных ионов углерода и предклинические исследования, направленные на разработку отечественных методик ионно-лучевой терапии.
Требования, предъявляемые к сопровождению...
В данной работе приведены результаты сравнительного анализа конструкций Ускоряющих Модулей (УМ) действующих (DARTH, AIRIX, FXR) и строящихся (Scorpius) рентгенографических сильноточных линейных ускорителей c УМ ускорителя ЛИУ-20, спроектированного и построенного ИЯФ СО РАН для РФЯЦ ВНИИТФ.
Определение положения магнитной оси необходимо для точной юстировки квадрупольных магнитов на теоретическую ось пучка. Для этих целей разработана и создана магнитометрическая система, позволяющая измерять положение магнитной оси с точностью не хуже ±0,054 мм. В докладе рассматриваются методика проведения измерений, структура магнитометрической системы, оценка погрешности измерений и текущие результаты.
В работе описывается магнитная система инжектора для источника СИ («Сибирский Кольцевой Источник Фотонов» (СКИФ)). Представлены результаты моделирования квадрупольных и соленоидальных линз, а также дипольных корректоров для инжектора на основе линейного ускорителя. Данные элементы должны обеспечить возможность транспортировки электронного пучка на протяжении всего ускорителя без потерь....
Повышение требований к современным ускорительным комплексам требует точных данных об инжектируемых в ускоритель ионных пучках. В данной работе представлена система диагностики ионных пучков позволяющая измерять распределение частиц пучка в четырехмерном фазовом пространстве и его эмиттансы с высокой точностью. В основе системы лежит классический метод, основанный на использовании двух пар...
Линейный ускоритель ионов, разрабатываемый в НИЯУ МИФИ в качестве в качестве многоцелевого источника ионов, включает четыре резонатора предназначенные для группировки частиц и контроля динамики пучка. Предполагается использование классических ускоряющих структур на основе коаксиальных линий с двумя ускоряющими зазорами. В работе рассмотрены вопросы возможности унификации отдельных частей...
Федеральное государственное бюджетное учреждение
«Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», адрес:
Ленинградская область, г. Гатчина, мкр. Орлова роща, д.1.
Тема доклада: Ускорительный комплекс на базе циклотрона Ц-80 для медицинского использования – проект ОКО.
Докладчик: Начальник отдела медицинской...
Для проведения неразрушающих измерений профиля и положения пучка протонов в низкоэнергетическом канале транспортировки линейного ускорителя ИЯИ РАН был установлен флуоресцентный монитор на основе свечения остаточного газа в вакуумной камере канала. В данной работе представлены конструктивные особенности устройства и экспериментальные результаты измерений в сеансах работы ускорителя, а также...
Одной из основных проблем для диагностики пучка в проектируемом линейном ускорителе протонов для компактного источника нейтронов DARIA является значительная импульсная и средняя мощность пучка в совокупности с относительно низкой энергией, что существенно ограничивает выбор возможных диагностических приборов и методов. Для базовых измерений тока пучка и проведения настроечных процедур в...
В работе представлены промежуточные итоги разработки современного программного обеспечения для моделирования процессов формирования и ускорения сильноточных пучков электронов. Работа выполнена в рамках реализации направления №6 научной программы Национального центра физики и математики.
Проведен сравнительный анализ существующих программ, предназначенных для моделирования...
