Etude de la dynamique des faisceaux dans l'accélérateur primaire d'EURISOL et de ses cavités supraconductrices de type "triple spoke"

par Aurélien Ponton

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alex C. Mueller.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    EURISOL sera la source de prochaine génération pour la production de faisceaux intenses d’ions exotiques. Son complexe accélérateurs se compose d’un linac primaire, des ensembles cibles et sources et d’un linac de post-accélération qui fournit les ions radioactifs aux différentes aires expérimentales. L’étude menée dans ce mémoire concerne l’accélérateur primaire : un linac RF supraconducteur capable d’accélérer plusieurs types d’ions (D + , 3 He2+ et H − ) jusqu’à une puissance maximale de 4 MW. Des simulations de la dynamique des faisceaux ont démontré qu’il e��tait très favorable de baser l’accélération dans la partie de moyenne énergie (0. 2 < beta < 0. 4) sur des cavités de type « triple spoke » fonctionnant à 352 MHz. La conception électromagnétique de la cavité proposée a conduit, grâce à une géométrie originale, à des valeurs de champs maximaux de surface de 33 MV/m pour le champ électrique et de 72 mT pour l’induction magnétique à un gradient accélérateur ambitieux de 8 MV/m. Le transport des faisceaux dans la structure proposée initialement pour le linac primaire d’EURISOL a ensuite été simulé. Une solution alternative et périodique pour la partie de basse énergie est également proposée. Celle-ci conduit à réduire considérablement l’augmentation des valeurs de l’émittance et des paramètres de halo.

  • Titre traduit

    Beam dynamics study and superconducting triple spoke cavity design for the eurisol driver


  • Résumé

    EURISOL will be the next generation source of intense radioactive ion beams. Its accelerator complex consists of a driver linac, a set of targets and sources and a post-accelerator linac which aims at supplying different experimental areas with the exotic ions. The presented study deals with the driver accelerator: a superconducting RF linac capable of accelerating different ion kinds (D + , 3 He2+ and H − ) up to a maxi- mal power of 4 MW. First beam dynamics studies pointed out a very good acceleration efficiency when triple spoke cavities working at a frequency of 352 MHz are used in the medium energy part (0. 2 < beta < 0. 4). Thanks to a novel geometry, the electromagnetic design of the proposed cavity leads to 33 MV/m and 72 mT for the peak electric field and magnetic induction respectively at an ambitious accelerating field of 8 MV/m. The beam transport was then simulated and optimized in the original layout and calculations were also performed considering an alternative, periodic solution, for the low energy part. The “all-periodic” linac keeps the beam qualities better by strongly reducing the emittance growth and the halo formation.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2010 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Etude de la dynamique des faisceaux dans l'accélérateur primaire d'EURISOL et de ses cavités supraconductrices de type "triple spoke"

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XV-202 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-202

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