Введение
Глава 1. Основные проблемы динамики пучков в суперколлайдерах и метод электронных линз 9
1.1 Встречные пучки 9
1.2 Светимость и динамика пучков в адронных суперколлайдерах 17
1.2.1 Эффекты встречи и другие эффекты столкновений 20
1.2.2 Однопучковые эффекты в адронных коллайдерах 26
1.3 Обзор метода электронных линз и их приложений в суперколлайдерах 29
Глава 2. Технология электронных линз 34
2.1 Основные требования 34
2.2 Общие физические принципы и спецификации 35
2.2.1 Эффекты в электронном пучке 36
2.2.1.1 Ограничения на минимальную энергию электронов 37
2.2.1.2 Электронный пучок в магнитном поле 39
2.2.1.3 Эффект ионов 41
2.2.2 Паразитные эффекты на пучки высоких энергий 43
2.2.2.1 Искажения электронного пучка в системе компенсации эффектов встречи 43
2.2.2.2 Связь бетатронных колебаний из-за искажений электронного пучка 47
2.2.2.3 «Headail» эффект из-за электронного пучка 48
2.2.2.4 Действие на второй пучок 55
2.2.2.5 Флуктуации электронного тока 56
2.2.2.6 Поперечное движение электронов 57
2.2.2.7 Качество поля в соленоиде 58
2.3 Практическая реализация электронных линз для коллайдера Tevatron 59
2.3.1 Магнитная и криогенная системы 61
2.3.1.1 Основной СП и теплые соленоиды 62
2.3.1.2 Корректирующие магниты 64
2.3.1.3 Криогеника и защита от квенча 67
2.3.1.4 Прямизна линий поля 69
2.3.1.5 Магнитная система ЭЛ в RHIC 70
2.3.2 Система Электронного Пучка 72
2.3.2.1 Электронные пушки 72
2.3.2.2 Коллектор электронного тока 80
2.3.2.3 Электрическая схема 83
2.3.2.4 Модуляция электронного пучка 84
2.3.3 Система диагностики и другие подсистемы 88
2.3.3.1 Датчик перекрытия пучков в RHIC 92
Глава 3. Электронные линзы для компенсации эффектов встречи 93
3.1 Компенсация паразитных эффектов встречи 93
3.1.1 Требования для эффективной компенсация паразитных эффектов встречи (взаимодействия разведенных пучков) в Tevatron 93
3.1.2 Первые исследования воздействия электронных линз 98
3.1.2.1 Изучение сдвигов бетатронных частот 98
3.1.2.2 Изучение влияния флуктуаций электронного пучка 103
3.1.2.3 Влияние профиля электронного пучка на время жизни пучков в Tevatron 107
3.1.3 Успешная компенсация паразитных эффектов встречи в Tevatron — улучшение
времени жизни пучков и светимости 111
3.2 Компенсация эффектов встречи лобовых столкновений 122
3.2.1 Условия компенсации лобовых эффектов встречи 122
3.2.2 Экспериментальные исследования компенсации лобовых эффектов встречи электронными линзами в Tevatron 126
3.2.2.1 Нелинейная КЛЭВ 126
3.2.2.2 Отдельные исследования с нелинейной электронной линзой 129
3.2.3 Использование нелинейных гауссовых электронных линз в RHIC 131
3.2.4 Планы использования электронных линз для увеличения светимости LHC 133
Глава 4. Электронные линзы для коллимации пучков 136
4.1 Поперечная коллимация полым трубчатым электронным пучком 136
4.1.2 Трубчатый электронный пучок как коллиматор 137
4.1.3 Экспериментальная демонстрация коллимации трубчатым электронным пучком в Tevatron 141
4.1.4 Проектные исследования трубчатого электронного коллиматора для LHC 148
4.2 Продольная коллимация электронными линзами 155
Глава 5. Электронные линзы для компенсации эффектов пространственного заряда и других приложений 162
5.1 Компенсация эффектов пространственного заряда электронными линзами 162
5.1.1 Теория и численное моделирование КЭПЗ 162
5.1.2 Эксперименты по компенсации пространственного заряда в кольце IOTA 169
5.2 Электронные линзы для селективного медленного выпуска из синхротронов 173
5.3 Компенсация эффектов встречи в e+e- коллайдерах 176
5.4 Электронные линзы для подавления неустойчивостей интенсивных пучков 177
5.5 Пучок-пучковый кикер 179
Заключение 182
Список литературы
