Сверхпроводящий 17-полюсный вигглер с полем 7 Тесла для генерации синхротронного излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.20, кандидат технических наук Хрущев, Сергей Владимирович

• Хрущев, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хрущев, Сергей Владимирович

Введение

1. ОБЗОР ВСТАВНЫХ УСТРОЙСТВ

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОТОТИПА МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ

3.1. Сверхпроводящие материалы.

3.2. Расчет магнитной системы для прямоугольного провода (в расчете на больший коэффициент заполнения). Обоснование выбора провода NbTi.

3.3. Технология намотки. Особенности технологии для прямоугольного провода.

3.4. Испытания прототипа. Решение переходить на круглый провод с изменением геометрических размеров системы.

3.5. Изготовление и испытание прототипа из круглого провода.

4. ПОЛНАЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ВИГГЛЕРА

4.1. Испытания вигглера в погружном криостате.

4.2. Испытания вигглера в собственном криостате. Система магнитных измерений.

4.3. Влияние вигглера на параметры электронного пучка.

4.3.1. Траектория и замкнутая орбита.

4.3.2. Фокусировка.

4.3.3. Измерение интегралов поля методом натянутой проволочки

5. СВОЙСТВА СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ВИГГЛЕРА

6. КРИОСТАТ

6.1. Конструкция криостата.

6.2. Наружный корпус криостата.

Щ 6.3. Гелиевый бак.

6.4. Медные экраны.

6.5. Измеритель уровня жидкого гелия.

6.6. Токовводы.

6.7. Изолирующий вакуум криостата. ф 6.8. Выпуск газообразного гелия.

6.9. Вакуумная камера.

6.10. Оценка теплопритоков.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сверхпроводящий 17-полюсный вигглер с полем 7 Тесла для генерации синхротронного излучения»

В настоящее время для генерации синхротронного излучения на накопительных кольцах всё шире применяются так называемые вставные устройства. Применение вставных устройств позволяет улучшить параметры излучения по сравнению с излучением из поворотных магнитов. Данная работа посвящена созданию семнадцатиполюсного вигглера с периодом 148 мм и магнитным зазором 19 мм. При этом номинальное поле в медианной плоскости на тринадцати основных полюсах составляет 7 Тесла, а максимально достигнутое 7.45 Тесла. Устройство с такими характеристиками было создано впервые в мире. Основные параметры описываемого вигглера приведены в Табл. 1.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 45-ти наименований. Диссертация изложена на 107 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков, графиков и фотографий, а также 1 таблицу.

Заключение диссертации по теме «Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника», Хрущев, Сергей Владимирович

Заключение.

Автор выносит на защиту следующие результаты проделанной работы:

1. Произведен расчет конструкции обмотки и магнитной системы сверхпроводящего 17-полюсного вигглера.

2. Отработана конструкция медного лайнера в холодной вакуумной камере, что позволяет в будущем использовать холодную вакуумную камеру для сверхпроводящих магнитных систем с целью уменьшения межполюсного зазора.

3. Разработана конструкция системы бандажирования бронзовыми шпильками для многополюсных вигглеров.

4. Произведены испытания вигглера, в результате которых было достигнуто магнитное поле 7.45 Тесла на 13-ти основных полюсах.

Пользуясь случаем автор выражает благодарность Н.А.Мезенцеву за руководство работой, за полезные советы и рекомендации, М.Г.Федурину за помощь в понимании тонкостей расчета сверхпроводящих магнитных систем, В.А.Шкарубе за плодотворные дискуссии, дружеское участие и здоровый оптимизм, В.Х.Леву за профессионализм и заинтересованный подход к конструированию магнитной системы, В.К.Журбе за работу по конструированию криостата, Ю.М.Колокольникову за творческий подход и высокий профессионализм при конструировании системы измерений,

B.Б.Хлестову за постоянную заботу и поддержку в работе, В.М.Боровикову и Д.А.Коршунову за высокий профессионализм и мастерство при изготовлении надежных источников питания, В.М.Цуканову, Е.А.Бехтеневу и Г.В.Карпову за создание систем магнитных измерений, Е.Г. Мигинской и М.В.Кузину за создание программного обеспечения, В.В.Репкову за создание различных систем контроля и управления, Б.В.Бобылеву, Э.А.Дизендорфу, С.П.Демину, И.Б.Гургуце, А.И.Поздееву,

C.Т.Скоропупову, Ю.А.Тойкичеву, М.Ю.Сергееву и Ю.В.Ногих за надежное техническое обеспечение работы, Ю.В.Кузьмицкому и В.А.Спрыгину за бесперебойное обеспечение экспериментов жидким гелием.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хрущев, Сергей Владимирович, 2003 год

1. Брехна Г., Сверхпроводящие магнитные системы, М., Мир, 1976.

2. В.Б.Зенкевич, В.В.Сычев. Магнитные системы на сверхпроводниках, М., Наука, 1972.

3. В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. Теплопередача, М., Энергоиздат, 1981.

4. Г.Н.Кулипанов, А.Н.Скринский. Использование синхротронного излучения — состояние и перспективы. УФН, т. 122(3), 1977, стр.309.

5. Б.З.Персов. Основы проектирования экспериментальных физических установок. НГУ, Новосибирск, 1993.

6. И.М.Тернов, В.В.Михайлин, В.Р.Халилов, Синхротронное излучение и его применения. М., МГУ, 1980.

7. М.Уилсон, Сверхпроводящие магниты, М., Мир, 1995.

8. С.Фонер, Б.Шварц, Металловедение и технология сверхпроводящих материалов, М., Металлургия, 1987.

9. Bekhtenev E., Dementiev E., Fedurin M.G., Mezentsev N.A., Shkaruba V.A., Vobly P.D., Measurement of magnetic field characteristics of wigglers with the current strained wire method. NIM, Vol.A405, No.2,3 (1998), p.214-219.

10. Borovikov V., Craft В., Fedurin M., Jurba V., Khlestov V., Kulipanov G., Li O., Mezentsev N., Sail V., Shkaruba V., Superconducting 7 Tesla wiggler for LSU CAMD. Journal of Synchrotron Radiation (1998), Vol.5, Part 3, p.440-442.

11. Borovikov V.M., Djurba V.K., Fedurin M.G., Kulipanov G.N., Lee O.A., Mezentsev N.A., Shkaruba V.A., B.Craft, V.Saile, Proposal of superconducting 7 Tesla wiggler for LSU-CAMD. NIM, Vol.A405, No.2,3 (1998), p.208-213.

12. V.M.Borovikov, V.K.Djurba, M.G.Fedurin, V.V.Repkov, G.V.Karpov,

13. G.N.Kulipanov, M.V.Kuzin, N.A.Mezentsev, V.A.Shkaruba, D.Kraemer,

14. D.Richter, Superconducting 7 Tesla Wave Length Shifter for BESSY-II. tb

15. Proc.of 7 International conference of Synchrotron Radiation Instrumentation, Berlin, 2000.

16. Borovikov V., Fedurin M., Kerginsky A., Kuzin M., Mezentsev N., Shkaruba V., Magnetic measurement system for high field magnets. Journal of Synchrotron Radiation (1998), Vol.5, Part 3, p.382-385.

17. Borovikov V.M., Fedurin M.G., Mezentsev N.A., Shkaruba V.A., Sukhanov S.V. and Vobly P.D., Power supply and quench protection system for a superconducting 7.5 Tesla wiggler. NIM Vol. A359, No. 1-2 (1995), p.107-109.

18. A.Devred, Review of superconducting storage-ring dipole and quadrupole magnets, CERN Accelerators School General Accelerator Physics Course, 1997.

19. Dubrovin A., Simonov E., MERMAID, computer code for magnetic field computation. Budker Institute of Nuclear Physics, Novosibirsk, (1993).

20. P.Elleaume, Proc.1991 US Particle Accelerator Conference, IEEE 91CH3038-7, p.1083.

21. Fedurin M., Kulipanov G., Mezentsev N., Shkaruba V. Superconducting high-field three-pole wigglers in Budker INP. NIM A 448 (2000), p.51-58.

22. J.T.Eriksson, L.Kettunen, R.Mikkonen, L.Soderlund, A high field superconducting wiggler for MAX-lab at Lund, Sweden. IEEE Transactions on magnetics, vol.28, No.l, January 1992.

23. Grudiev A.V., Djurba V.K., Kulipanov G.N., Khlestov V.B., Mezentsev N.A., Ruvinsky S.I., Shkaruba V.A., Sukhanov S.V., Vobly P.D., Y.M.Koo, D.E.Kim and Y.U.Sohn, Superconducting 7.5 Tesla wiggler for PLS. NIM, Vol. A359, No. 1-2 (1995),p.l01-106.

24. A.Grudiev, M.Rojak, E.Shurina, Yu.Solovejchik, M.Tiunov, P.Vobly, MASTAC — new code for solving three-dimentional nonlinear magnetostatic problems. Proc. of the IEEE Particle Acceleration Conference, Dallas, USA, 1995.

25. H.G.Hereward, CERN AR/Int. SR/61-15 (1961).

26. A.Hofmann, LEPNote 192 (1979).

27. A.Hofmann et al., Proc.6th Int. Conf. High Energy Accelerators, Cambridge, 1967, p. 123.

28. J.MJowett, Proc. 12th Int. Conf. High Energy Accelerators, Fermilab, August 1983, p.300.

29. Kazuhito Ohmi, Takashi Nogami, Yasuo Fukushima, Masahiro Katoh, Tatsuya Yamakawa, Characteristics of the five-pole superconducting vertical wiggler at the Photon Factory. Rev.Sci.Instrum.63(l), January 1992, p.301-304.

30. Kulipanov G.N., Mezentsev N.A., Morgunov L.G., Sadjaev V.V.,Shkaruba V.A., Sukhanov S.V., Vobly P.D., Development of superconducting compact storage ring for technical purposes in the USSR. Rev. Sci. Instrum. 63(1), 1992, p.731-736.

31. D.C.Larbalestier and P.J. Lee, New development in niobium titanium superconductors, Proceedings of the 1995 IEEE Particle Accelerator Conference, IEEE catalogue 95CH35843: 1276-1281, 1996.

32. M.Negrazus, A.Peters, SAW a superconducting asymmetric multipole wiggler at the DELTA storage ring. Proc.of EPAC-96.

33. J.M.Paterson, J.R.Rees and H.Wiedemann, SPEAR-186, PEP-125, July 1975.

34. K.W.Robinson, Phys.Rev.l 11(1958), 373.

35. John Ross, Kevin Smith, Design and manufacture of a 6-T wiggler magnet for the Daresbury SRS. Rev.Sci.Instrum.63(l), January 1992, p.309-312.

36. J.Rossbach and Schmuser, CERN Accelerators School 5th General Accelerator Physics Course, CERN 94-01, p. 17.

37. A.A.Sokolov and I.M.Ternov, Synchrotron Radiation, (Pergamon Press, 1968).

38. R.P.Walker, CERN Accelerator School 5th General Accelerator Physics Course, CERN 94-01, p.481.

39. Список работ, опубликованных по теме диссертации:

40. А.М.Батраков, Е.А.Бехтенев, В.М.Боровиков, В.К.Журба, М.Г.Федурин,

41. В.В. Репков, Г.В.Карпов, С.В.Хрущев, Г.Н.Кулипанов, М.В.Кузин, В.К.Лев,

42. D.Richter, F.Schaefers, M.Scheer, K.Soutome, V.Shkaruba, A.Skrinsky, V.Syrovatin, M.Takao, H.Tanaka, V.Tsukanov, D.Zagrando, R.Walker,

43. E.Weihreter. Superconducting magnet systems of Budker INP for generation of syncrotron radiation. Proc. of Second Superconducting Insertion Devices Workshop (Гренобль, Франция).

44. S.V. Khruschev, M.V. Kuzin, N.A. Mezentsev, E.G. Miginsky, V.V. Repkov, V.A.Shkaruba, V.M. Tsukanov. 7 Tesla 17-pole superconducting wiggler for BESSY-II. Proc. of XVIII International Workshop on Charged Particle Accelerators (Алушта, 2003 г.).