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Ausgabe: 14-2019 | 01.04. - 07.04.
News
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Significant improvement of SIS-18 slow extraction ‘micro-structure’
Within common efforts by the GSI beam diagnostics, beam physics and electric power system departments together with SIS18 team and other accelerator colleagues, a new method for the suppression of intensity fluctuations of slowly extracted beams from SIS-18 was developed. To achieve such a smoothing, the tune of the circulating beam is modulated in the kilo Hertz region. This enables a transformation of lower frequency fluctuations into a higher band, but the latter one is intrinsically strongly damped. The spectral density of the fluctuations can be suppressed by one order of magnitude. The origin of the effect was confirmed by detailed simulations. For the actual beam time for HADES the method is applied. This leads to an increase of the average beam intensity by about 50 % avoiding detector saturation. It is expected that this type of improvement can be applied to other beam parameters and eventually at other synchrotrons as well.
The diagram shows a typical time structure of the extracted beam with and without tune modulation (left, 10 ms window) and the Fourier transformation of the entire spill of 20 second duration (right).
Signifikante Verbesserung der langsamen Extraktion aus dem SIS-18
Von den GSI-Abteilungen Strahldiagnose, Beschleunigerphysik und Electrical Power Systems, zusammen mit weiteren Kollegen der Synchrotronabteilungen, ist eine Methode entwickelt worden, um Intensitätsschwankungen von langsam aus dem SIS-18 extrahierten Ionenstrahlen signifikant zu verringern. Dabei wird der Tune des umlaufenden Strahls mit einer Frequenz einiger Kilohertz moduliert. Dadurch werden Intensitätsschwankungen bei niedrigeren Frequenzen in hochfrequente Schwankungen umgewandelt, die jedoch generell intrinsisch stark gedämpft werden. Die spektrale Dichte der Intensitätsschwankungen konnte auf diese Weise um eine Größenordnung verringert werden. Der Effekt wurde in Simulationen quantitativ reproduziert. Die Modulation wird bereits im Betrieb für das HADES-Experiment verwendet. Dadurch ist eine Erhöhung der mittleren Strahlintensität um etwa 50 % realisiert worden und somit eine Verbesserung der mittleren Teilchenzählrate im Detektor. Es ist zu erwarten, dass auch bei anderen Strahlparametern und sogar an anderen Synchrotrons ein ähnlich positiver Effekt erzielt werden kann.
Die Grafik zeigt einen typischen zeitlichen Verlauf eines langsam extrahierten Strahls mit und ohne Tune Modulation (links) und die Fourier-Transformierte des 20 Sekunden langen Spills (rechts).
Rahul Singh, Peter Forck, Stefan Sorge, Andrzej Stafiniak, Horst Welker
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