Injektion und Extraktion

Abstract

Zur Injektion und Extraktion von Teilchenstrahlen in Kreisbeschleunigern werden elektrostatische und magnetische Ablenkeinheiten verwendet, die man wegen der notwendig schmalen Scheidewand zwischen dem Feldraum und dem feldfreien Raum Septum nennt. Wir zeigen schematisch den Aufbau eines elektrostatischen Septums und eines Septummagneten und diskutieren die charakteristischen Parameter. Wir betrachten speziell die Injektion und Extraktion beim Isochronzyklotron und beim Synchrotron. Wir zeigen, wie bei dem Synchrotron durch eine lokale Störung eine so genannte Beule in der Gleichgewichtsbahn erzeugt werden kann, wodurch die Gleichgewichtsbahn in die Nähe des Septums verschoben wird. Wir schildern im Detail die Methoden der Single-Turn- und Multi-Turn-Injektion sowie der Stripping-Injektion. Wir zeigen, dass zur Extraktion die schnelle Single-Turn-Extraktion und die langsame Resonanz-Extraktion zur Verfügung steht. Bei der langsamen Resonanzextraktion wird der Arbeitspunkt in die Nähe einer drittelzahligen Resonanz gelegt. Die Teilchen mit einer großen Betatronamplitude werden durch eine programmierte Erregung von Sextupolmagneten und eine langsame Verschiebung des Arbeitspunktes in die Resonanz getrieben und durch den Septumskanal abgeschält. Bei der ultralangsamen Resonanz wird der Strahl durch die stochastische Aufheizung, d. h. die stochastische Aufweitung der Impulsverteilung, in die Resonanz getrieben.