| | A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 5. Física das Partículas Elementares e Campos | | | ESTUDO DOS EFEITOS DE UMA CAVIDADE RESSONANTE PASSIVA SOBRE O FEIXE DE ELÉTRONS | | | João Paulo Caminha Cascudo Rodrigues 1, 2 (autor) mozartiano21@ig.com.br | | Ruy Hanazaki do Amaral Farias 3 (orientador) ruy@lnls.br |
| | 1. Graduando do Instituto de Física, Universidade de Brasília-UnB | | 2. Bolsista Verão do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron-LNLS | | 3. Dr. do grupo Física de Aceleradores, Laboratório Nacional de Luz Síncrotron-LNLS |
| | INTRODUÇÃO:
O novo sistema de Rádio-Freqüência (RF) do anel UVX do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) é composto por duas cavidades ressonantes responsáveis pela reposição da energia dos elétrons perdida por radiação síncrotron. As cavidades (A e B) possuem basicamente a mesma geometria interna e possuem modos ressonantes que podem ser excitados pela interação com o feixe de elétrons, levando ao surgimento de instabilidades, o que pode causar uma considerável redução da corrente máxima que se consegue armazenar no anel, piora no tempo de vida do feixe e diminuição da qualidade da luz síncrotron. A identificação dos modos ressonantes de ordem superior é um passo importante na determinação dessas instabilidades e uma vez que na situação atual uma cavidade ativa (B) é suficiente para que se opere em 1.37 GeV com 250 mA de corrente, estudou-se a interação do feixe de elétrons com cavidade A (passiva), objetivando-se a determinação das condições de operação da cavidade em que tais instabilidades sejam minimizadas. Tal estudo é o primeiro passo para a cura das instabilidades no anel de armazenamento do LNLS, constituindo-se numa ferramenta útil para o controle da estabilidade de elétrons circulantes em um acelerador de partículas do tipo síncrotron, tal qual o do LNLS, proporcionando-se condições de operações otimizadas que beneficiam toda a comunidade de usuários brasileiros e da América Latina que utilizam as linhas de luz síncrotron em pesquisas de Física, Química e Biologia. | | METODOLOGIA:
Inspirando-se numa metodologia utilizada com sucesso em aceleradores síncrotrons da Itália (ELLETRA) e Coréia do Sul (PLS) para a cura das instabilidades por meio de variação de temperatura, considerou-se a cavidade de RF como sendo análoga a um circuito RLC com impedância em paralelo com a corrente circulante. Conectou-se via acoplador de potência um Network Analyser na cavidade passiva (sem potência externa), para que fossem coletadas as medidas de freqüência dos modos de ressonância de ordem superior da cavidade, cujos valores dependem de três parâmetros de controle ajustáveis que atuam na geometria da cavidade: temperatura, posição do êmbolo e posição do eixo de deformação. Para cada modo ressonante existe uma temperatura crítica na qual a interação com o feixe é máxima, ocasionando as chamadas instabilidades dos pacotes acoplados, que se manifestam caso suas taxas de crescimento sejam superiores à taxa de amortecimento natural devido à emissão de radiação síncrotron. Fez-se um tratamento estatístico de dados que permitisse calcular essas taxas de crescimento para dez modos de ordem superior da cavidade em função de sua temperatura (que pode variar de 40 a 75 °C), para uma dada posição do êmbolo e do eixo, permitindo identificar as melhores condições de operação da cavidade. | | RESULTADOS:
Os gráficos obtidos contendo as taxas de crescimento das instabilidades dos pacotes acoplados não mostraram nenhuma faixa de temperatura em que todas as curvas correspondentes aos dez modos de ordem superior da cavidade passiva ficassem abaixo da taxa de amortecimento natural, o que caracterizaria uma condição otimizada de operação devido à ausência das instabilidades longitudinais. Entretanto, identificou-se a melhor região de operação da cavidade A como sendo entre 72-75 °C, faixa de temperatura em que as taxas de crescimento dos modos considerados convergiam para seus valores mínimos, ainda que algumas estejam acima da taxa de amortecimento. Como extensão do trabalho, adaptou-se a metodologia para o caso de duas cavidades ativas operando em conjunto, cujo resultado foram novas curvas de crescimento das instabilidades que permitiram, pela primeira vez no anel do LNLS, manter-se por um certo tempo um feixe de elétrons estocado estando ambas as cavidades de RF operando com potência externa. | | CONCLUSÕES:
O presente trabalho mostrou-se útil na determinação das faixas de temperatura em que a cavidade passiva de RF deve operar para que o feixe de elétrons sofra o mínimo possível os efeitos das instabilidades, ainda que a eliminação total desses efeitos não seja possível para esta cavidade. Devido à versatilidade do método utilizado, pode-se adaptá-lo eficazmente para o caso de duas cavidades ativas operando em caráter permanente (fase final do novo sistema de RF do LNLS), mapeando-se as temperaturas críticas que provocam instabilidades, conforme demonstram os resultados já obtidos. Assim, como pioneiro na cura das instabilidades no acelerador síncrotron brasileiro, esta pesquisa inicia uma série de trabalhos que serão feitos com intuito não apenas de garantir a qualidade da luz síncrotron emitida a ser utilizada nas linhas de luz pela comunidade de usuários, mas também de permitir condições de estabilidade do feixe necessárias para que futuros dispositivos de inserção possam ser instalados, tais como Wiggler e Ondulador, firmando definitivamente o acelerador do LNLS como um síncrotron de terceira geração. | | | Instituição de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq | | | Trabalho de Iniciação Científica | | | Palavras-chave: Aceleradores; Cavidades de RF; Luz síncrotron. |
|
Anais da 56ª Reunião Anual da SBPC - Cuiabá, MT - Julho/2004 |