Beam orbit control in TESLA superconducting cavities from dipole mode measurements

par Rita Paparella

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Olivier Napoly.

    mots clés mots clés

  • Titre traduit

    Contrôle de l'orbite faisceau dans les cavités supraconductrices TESLA par la mesure des modes dipolaires


  • Résumé

    Le passage d'un paquet d'électrons à l'intérieur d'une cavité supraconductrice TESLA soit donne lieu à un couplage avec le mode accélérant, soit excite un spectre de modes d'ordre supérieur (HOMs, Higher Order Modes). Une étude analytique sur le champ électromagnétique et les champs de sillages dans une cavité cylindrique a été effectuée. En plus, une étude expérimentale a été conduite grâce à l'utilise de Tesla Test Facility 2, au DESY d'Hambourg. Les excentricités et les désalignements des cavités ont été trouvés en observant les signaux des modes supérieurs avec un analyseur de spectre, ainsi comme les deux polarisations de chaque mode ont été distinguées. En suite, grâce à l'installation d'un système de diagnostique basé sure les HOMs, on a peut étudier plus efficacement la réponse du champ électromagnétique au passage du faisceau, ainsi que démontrer la possibilité de l'utilise des HOMs pour contrôler l'orbite du faisceau dans la partie froide de l'accélérateur. Pour l'analyse des signaux des modes monopolaires et dipolaires on a premièrement introduit le concept de régression linéaire, et en l'appliquant on a obtenu un résolution sur la position du faisceau de 3 um. Successivement la Model Independant Analysis (MIA), basée sur la décomposition en valeurs singuliers (SVD), a été utilisée pour obtenir une prédiction sur la position du faisceau relative aux signaux des HOMs précédemment enregistrés. La procédure d'utilise des HOMs comme moniteurs de la position du faisceau a donc été expliquée et l'utilité de modes dipolaires pour la diagnostique du faisceau avec une résolution de moins que 5 um a été démontrée.


  • Résumé

    The passage of an electron bunch inside a superconductive cavity TESLA boyh gives place to a coupling with the accelerating mode, and excites a spectrum of Higher Order Modes (HOMs). An analytical study on the electromagnetic fields and wake fields in a cylindrical cavity has been carried out. Moreover, an experimental study has been made at Tesla Test Facility 2, at DESY of Hamburg. The eccentricities and misalignments of the cavities were found by observing the signals of the higher modes with a spectrum analyzer, thus the two polarizations of each mode were distinguished. Moreover, after the installation of a diagnostic system based on HOMs, a study about the response of the electromagnetic field to the passage of the beam as been carried out, and the possibility of using HOMs as beam position monitor in the cold section of the accelerator has been show. For the analysis of the signals of the monopole and dipole modes the concept of linear regression has been introduced, and by applying it a resolution on the beam position of 3 um has been obtained. Successively a Model Independant Analysis (MIA), based on the Singular Values Decomposition (SVD), was used to obtain a prediction on the beam position related to the HOMS signals previously recorded. The procedure of using the HOMs as beam position monitors was thus explained and the utility of the dipole modes for the beam diagnostic with a resolution of less than 5 um was shown.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (174 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 157-159

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2006)153
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