ВЭПП-3

1. Общие параметры, типы работы.

ВЭПП-3 — накопитель и ускоритель электронов (позитронов) длиной 74.4 м, работающий в области энергий от 350 МэВ (инжекция) до 2000 МэВ (эксперимент).Частицы разных знаков (электроны и позитроны) двигаются в одном и том же направлении, против часовой стрелки, и могут накапливаться поочередно, со сменой полярности магнитных элементов. Инжектором в ВЭПП-3 служит установка "Позитрон", включающая в себя линейный ускоритель на энергию 50 МэВ, конверсионную систему для получения позитронов, синхротрон на энергию 350 МэВ и два канала для транспортировки частиц. ВЭПП-3 может работать как промежуточный ускоритель - бустер для инжекции электронов и позитронов в коллайдер ВЭПП-4 в области энергий 1000 - 1900 МэВ. При достаточно большой выдержке времени (1.5 ÷ 3 час на энергии выше 1500 МэВ) пучок в ВЭПП-3 поляризуется и в таком состоянии может быть инжектирован в ВЭПП-4 и использован, например, для точного измерения его энергии методом резонансной деполяризации. ВЭПП-3 работает также в качестве источника синхротронного излучения на энергии 2 ГэВ и для экспериментов с внутренней мишенью (обычно с поляризованными дейтронами).

2. Магнитная система.

ВЭПП-3 состоиstatus/currents/cur_graph.phpт из двух полуколец со средним радиусом 8 м и двух длинных прямолинейных промежутков, каждый длиной 12 м, которые в описании структуры нумеруются числами от 1 до 4 (поэтому не следует удивляться появлению такого понятия, как 3-е полукольцо). По историческим причинам нумерация магнитных элементов идет по часовой стрелке, против хода пучка, начиная от стыка 1-го полукольца и 4-го промежутка. 1-е полукольцо начинается со "вставки", заменяющей один стандартный элемент периодичности, за которой следует 7 таких стандартных элементов периодичности. 3-е полукольцо после 7 стандартных элементов периодичности заканчивается "вставкой". Таким образом, "вставки" с обеих сторон примыкают к 4-му промежутку. Каждый из двух промежутков является "единичным" с точки зрения магнитной оптики, и включает в себя (в стандартном варианте) четыре дублета квадрупольных линз с одинаковым по абсолютной величине градиентом во всех линзах обоих промежутков.

2.1. Стандартный элемент периодичности в полукольцах.

Стандартный элемент периодичности полукольца выполнен, как один магнитный блок длиной 3 м, конструктивно разделяющийся на 4 участка с зазорами между ними, который можно описать формулой: B₁O₁DO₂B₂O₃FO₄, где B₁ и B₂ — участки с однородным магнитным полем, D и F — дефокусирующая (по радиусу) и фокусирующая полулинзы с нейтральным полюсом, O₁ - O₄ — участки без магнитного поля. Длины участков, магнитные поля и градиенты, привязанные к энергии 2100 МэВ, показаны в Таблице 2.1.

2.1.1. Коррекции в полукольцах.

В элементе периодичности существуют обмотки для коррекции магнитных полей:

• В D- и F- участках - обмотки для коррекции градиентов (при этом изменяются и магнитные поля на этих участках.
• В B₁- и B₂- участках - обмотки для коррекции вертикальной составляющей магнитного поля (радиальные, или X-коррекции).
• В F- участке - обмотки на полюсах полулинзы, создающие магнитное поле горизонтального направления (вертикальная, или Z-коррекция).
• В D- и F- участках - обмотки, создающие нелинейные магнитные поля, комбинация которых может изменять секступольную и октупольную компоненты поля. Есть 4 группы таких обмоток, запитанных последовательно в обоих полукольцах:
  ........ND1 (D-участок; снаружи относительно равновесной орбиты);
  ........ND2 (D-участок; изнутри относительно равновесной орбиты);
  ........NF1 (F-участок; изнутри относительно равновесной орбиты);
  ........NF2 (F-участок; снаружи относительно равновесной орбиты).
  Комбинируя токи в ND1 и ND2, можно создать нужные секступольную и октупольную составляющие магнитного поля в D-секторе (аналогично — в F-секторе) для управления хроматизмом (зависимостью бетатронных частот от энергии частицы) и кубичной нелинейностью (зависимостью бетатронных частот от амплитуды колебаний).

2.2. Магниты и линзы вставок.

Две вставки на концах полуколец, примыкающих к 4-му промежутку, состоят из отдельных магнитов и линз. Структура вставки: B₁O₁DO₂B₂O₃FO₄, где B₁ и B₂ — участки с однородным магнитным полем, D и F — дефокусирующая (по радиусу) и фокусирующая линзы, O₁ - O₄ — участки без магнитного поля. Длины участков, магнитные поля и градиенты, привязанные к энергии 2100 МэВ, показаны в Таблице 2.2. Все четыре магнита вставок питаются последовательно от выпрямителя ИСТ-М; так же последовательно питаются 4 линзы вставок.

2.2.1. Коррекции во вставках.

Во вставках существуют обмотки для коррекции магнитных полей:

• В каждом из 4-х магнитов вставок имеются коректирующие обмотки на верхнем и нижнем полюсах, создающие магнитное поле H_z , параллельное основному полю. Верхние обмотки всех 4-х магнитов соединены последовательно и позволяют корректировать расхождение между полями магнитов в полукольцах и магнитов во вставках (корректор 4XMB). Нижние корректирующие обмотки соединены попарно (отдельно во вставке 1-го полукольца и вставке 3-го полукольца), и питаются от двух отдельных источников питания (корректоры 1X1 и 3X8, которые либо управляются отдельно, либо программно объединены в одну "ручку" 4XM).
• В F-линзах вставок корректирующие обмотки на полюсах соединены таким образом, чтобы создавать горизонтальную составляющую магнитного поля H_x для коррекции орбиты по вертикали. Источники питания отдельные для каждой линзы.

2.3. Магнитные элементы длинных прямолинейных промежутков.

Полукольца соединяются двумя длинными прямолинейными промежутками (длина каждого промежутка L = 12 м). В каждом промежутке расположено по 4 дублета линз; структура промежутка O₁DFO₂DFO₃ + O₄DFO₂DFO₅ . (Здесь "D" и "F" обозначают дефокусирующую и фокусирующую по радиусу линзы, O_i — пустой короткий прямолинейный промежуток). Магнитная структура промежутка создает единичную матрицу одновременно по X- и Z- направлениям, состоящую из двух минус - единичных матриц, т.е. частица, входящая в промежуток с координатами и углами x,x' ; z,z' , имеет на выходе из промежутка те же самые координаты и углы. Все линзы промежутков питаются последовательно и имеют одинаковую длину и один и тот же (по абсолютной величине) градиент. В этом случае для выполнения условия единичности промежутка требуются определенные соотношения между длинами:

• Длины обеих половин промежутка одинаковы.
• Расстояния между дублетами в каждой из половин промежутка одинаковы и равны четверти длины всего промежутка: L_DF + O₂ = L/4 (L — полная длина промежутка, L_DF — длина дублета).
• Длины свободных промежутков O₁ и O₃ (а также O₄ и O₅) можно варьировать, сохраняя постоянными их суммы: O₁ + O₃ = O₄ + O₅ = L/4 - L_DF . Единичность промежутка при этом сохраняется, но функции b_x , b_z , y изменяются.

В 4-ом промежутке находится 3-хполюсный вигглер для генерации СИ, состоящий из трех участков: центрального с полем H_z и длиной L, и концевых с полями -H_z и длинами L/2, так что интеграл поля по длине вигглера равен нулю. Вигглер включается только тогда, когда ВЭПП-3 работает, как источник СИ; в остальных случаях магнитное поле в нем равно нулю. Магнитные структуры промежутков, привязанные к энергии 2100 МэВ, показаны в Таблице 2.3.

2.3.1. Коррекции в прямолинейных промежутках.

• В каждой квадрупольной линзе промежутков обмотки коррекций на полюсах соединены последовательно таким образом, чтобы создавать магнитные поля, позволяющие корректировать орбиту. В D-линзах создаются поля H_x , корректирующие орбиту по вертикали, а в F-линзах - поля H_z , корректирующие орбиту по радиусу. Коррекции во всех линзах питаются от отдельных источников. В случае необходимости корректирующие обмотки можно перекоммутировать таким образом, чтобы они создавали изменение градиента в линзах.
• В промежутке "2" расположены два отдельных корректора орбиты по вертикали (с полями H_x ), питающиеся от отдельных источников (2Z1S и 2Z5S). Они используются в основном для того, чтобы создать локальное искажение орбиты перед выпуском пучка.
• В промежутке "2" установлен отдельный секступоль (элемент SEXT) для коррекции радиального хроматизма (зависимости частоты радиальных бетатронных колебаний от энергии частицы). На хроматизм вертикальных бетатронных колебаний этот секступоль почти не влияет, поскольку в месте его расположения b_x >>b_z ).
• В промежутке "4" установлены два отдельных секступоля для коррекции хроматизма вертикальных бетатронных колебаний (в месте расположения секступолей b_z > b_x ), соединенных последовательно и питающихся от одного источника (элемент 4SZ).
• В промежутке "4" расположен отдельный SKEW-квадруполь (квадрупольная линза, повернутая на 45° вокруг своей оси) для коррекции связи вертикальных и радиальных бетатронных колебаний (элемент 4SX). Это бывший секступоль, обмотки которого скоммутированы нужным образом.
• В вигглере 4-го промежутка имеется обмотка, охватывающая все три полюса, создающая поле H_z и работающая как радиальный корректор орбиты. Она нужна для того, чтобы скомпенсировать неравенство нулю интеграла поля, возникающее при включении питания основной обмотки вигглера.
• В 4-ом промежутке, между линзами F₂ и D₃ , расположен 11-полюсный вигглер для генерации СИ. Используется он редко, но в нем расположены два радиальных корректора орбиты (4XZ1 и 4XZ2), которые могут работать самостоятельно.

2.4. Система питания магнитных элементов.

В систему питания магнитных элементов накопителя ВЭПП-3 входят:

1. Тиристорный источник питания ИП-40, расположенный в энергоцентре и питающий магнитные блоки полуколец.
2. Тиристорные выпрямители ИСТ-М, расположенные в энергоцентре и питающие линзы промежутков, магниты и линзы вставок, вигглер.
3. 2 выпрямителя В-1000, расположенные в стабилизаторной (управление — шкаф 14) и питающие F- и D-коррекции полуколец.
4. 11 выпрямителей ВУР, расположенные в стабилизаторной (шкафы 5 ÷ 8) и питающие сильноточные (с током до 25 А) обмотки коррекций.
5. 1 широтно-импульсный преобразователь ШИМ-25, расположенный в стабилизаторной (шкаф 8) и питающий обмотки коррекций магнитов вставок.
6. 2 управляемых шунта, расположенные в стабилизаторной (шкаф 11), которые уменьшают ток в некоторых линзах 2-го промежутка (работают только в режиме, когда изменена структура 2-го промежутка для проведения экспериментов со внутренней мишенью).
7. 56 усилителей мощности УМ-4, расположенные в р/с "Вишня", находящихся в зале 4-го промежутка ВЭПП-3, и питающие обмотки слаботочных коррекций (с током до 8 А).
8. 2 вспомогательных источника питания типа В-1000, расположенные в стабилизаторной.

Параметры и расположение источников питания магнитных элементов см. в Таблице 2.4.

Таблица 2.1. Магнитная структура стандартных элементов периодичности полуколец.

Таблица 2.2. Магнитная структура вставок

Таблица 2.3. Магнитная структура 2-го и 4-го промежутков.

Таблица 2.4. Источники питания магнитной системы ВЭПП-3.

3. Вакуумная система.

Вакуумная камера — из нержавеющей стали, сварная.

Система откачки содержит:

• 34 сосредоточенных магниторазрядных насосов (МРН) на вакуумной камере основного кольца;
• 14 распределенных МРН в магнитах полуколец;
• ?? черновых насосов для предварительной откачки.

На кольце имеется .... ручных шиберов.

Полная мощность синхротронного излучения при энергии 2 ГэВ и токе пучка 100 мА равна 25 кВт. Для съёма мощности излучения в полукольцах имеются распределенные, а в промежутках - сосредоточенные приемники излучения, охлаждаемые водой.

Измерение вакуума — по току магниторазрядных насосов; имеется также несколько манометрических ламп. Вакуум в камере накопителя обычно составляет 10 ^-8 ÷ 10 ^-9 Торр.

Таблица измерений вакуума.

Оглавление

4. Ускоряющая система.

Есть две ускоряющие системы: на 2-ой и на 18-ой гармониках частоты обращения.

Частота обращения пучка в ВЭПП-3 задается частотой возбудителя, входящего в систему управления ВЧ. Если ВЭПП-3 работает, как промежуточный ускоритель для выпуска пучков в ВЭПП-4, используется общий возбудитель для ВЭПП-3 и ВЭПП-4, который расположен в радиопультовой ВЧ-системы ВЭПП-4. В общей радиопультовой (р/с 13, этаж 5) находится "Блок сведения частот", на котором включен тумблер "Сведение". При этом частоты ВЭПП-3 и ВЭПП-4 относятся, как целые числа (f3/f4 = 187/38), и поддерживается синхронизация фаз. Когда ВЭПП-3 работает по собственной программе (на СИ или с внутренней мишенью), тумблер "Сведение" обычно выключается, и частота обращения пучка задается собственным управляемым возбудителем, расположенным в радиопультовой (р/с 13, этаж 7).

Схематическое изображение резонаторов показано на рисунке.

Оглавление

5. Система впуска - выпуска.

Электроны (позитроны) впускаются в ВЭПП-3 на энергии E " 350 МэВ, по направлению против часовой стрелки. Впуск происходит во 2-ом промежутке. Инжектируемый пучок входит в вакуумную камеру накопителя ниже равновесной орбиты; кроме того, он смещен по фазе (по времени) относительно уже накопленного пучка. Инфлектор расположен в 1-ом дублете линз 2-го промежутка, в месте, где траектория впущенного пучка пересекает равновесную орбиту. Импульс инфлектора практически гасит вертикальные бетатронные колебания впускаемого пучка. Поскольку передний фронт импульса инфлектора приходит после пролета накопленного сгустка, бетатронные колебания накопленного сгустка почти не возбуждаются. Впущенный же сгусток совершает радиально-фазовые колебания, которые почти затухают к следующему импульсу инжекции (через 1 сек).

Генератор импульсов инфлектора выполнен на разрядниках, с инвертером, обеспечивающим разнополярные импульсы на верхней и нижней пластинах инфлектора. Инфлектор работает на бегущей волне (электромагнитная волна бежит навстречу движению пучка и обеспечивает равное по величине воздействие электрического и магнитного поля на пучок). Пластины инфлектора нагружены на согласованные нагрузки.

Выпуск электронов (позитронов) для инжекции в ВЭПП-4М на энергии 1.0 ÷ 1.9 ГэВ также производится из 2-го промежутка ВЭПП-3. Перед выпуском орбита локально искажается по вертикали тройкой корректоров, приближаясь к носику выпускного магнита (выше медианной плоскости накопителя); затем ударом дефлектора сгусток забрасывается в окно выпускного магнита.

Генераторы импульсов дефлектора выполнены на тиратронах, отдельно для верхней и нижней пластин. Пластины дефлектора короткозамкнутые, т.е. на пучок воздействует только магнитное поле от тока, текущего по пластинам.

Из-за отсутствия согласованных нагрузок на пластины дефлектора приходит серия отраженных от генератора импульсов убывающей амплитуды, однако длины кабелей между генератором и пластинами подобраны так, чтобы воздействие их на второй сгусток в ВЭПП-3 (если он есть) было минимальным.

6. Наблюдение за пучком.

6.1. Первый оборот.

Пробник с люминофором "после впуска" расположен после инфлектора (по ходу пучка); управление им и наблюдение на экране телевизора - вместе с пробниками канала Б-4 ( ВЭПП-3. На пробнике можно видеть пучок при выключенном инфлекторе (вверху экрана); после включения инфлектора пучок смещается в центр экрана.

6.2. Захват пучка.

Наблюдается по синхротронному излучению с помощью ФЭУ, расположенного на стыке 2-го промежутка и 3-го полукольца. Высокое напряжение подаётся на ФЭУ от выпрямителя, находящегося на главном пульте; сигнал с ФЭУ подаётся на переключаемую нагрузку (50 Ом ÷ 100 кОм), расположенную на нижнем этаже главного пульта. Наблюдение за захватом пучка - на осциллографе; при малых нагрузках (50 ом, 1 кОм) можно различать отдельные обороты.

Можно временно поставить ФЭУ около окна на стыке 1-го полукольца и 4-го промежутка, где свет от пучка выводится на оптическую доску. После настройки захвата пучка этот ФЭУ необходимо убрать.

6.3. Циркулирующий пучок.

6.3.1. Измерение тока пучка по БИТ.

Датчик БИТ (бесконтактный измеритель тока) расположен в 4-ом промежутке ВЭПП-3 рядом с керамической вставкой в вакуумную камеру (чтобы блуждающие токи, текущие по вакуумной камере, не мешали измерениям). Керамическая вставка закорочена по высокочастотному переменному току емкостями. Измерительный прибор находится в р/с 9 в радиопультовой (выполнен в стандарте "Вишня"). Постоянное напряжение с него, пропорциональное току пучка, подается на АЦП-20 (к/с 22 в радиопультовой); измеряется с помощью программы #CUEP. Динамический диапазон устройства: 1 мкА ÷ 1 А, шумы ~ 5 мка; время усреднения ~ 1 мсек., т.е. прибор измеряет средний ток, не различая отдельных сепаратрис.

6.3.2. Пикапы орбиты.

Имеется 18 пикапов орбиты. Аппаратура системы измерений разделена на две части. Рядом с каждым пикапом находится блок ("пикап-станция"), содержащий предусилитель и коммутатор, подсоединяющий поочередно сигналы с пластин пикапа к общему "жгуту". К жгуту может быть присоединено до 7 пикап - станций. Все жгуты собраны в радиопультовой, где расположен крейт с центральной аппаратурой системы измерений (к/с 22, эт.1,2). Измеряются отдельно амплитуды импульсов с каждой пластины пикапов; для получения информации об орбите производится обработка данных измерений на ЭВМ.

6.3.3. Измерение тока пучка и параметров бетатронных колебаний по сигналу с пикапа.

Используется пикап 4P5 на 4-ом промежутке, исключенный из системы измерений орбиты. Аппаратура, расположенная в к/с 23 в радиопультовой, позволяет измерять отдельно токи в каждой из двух сепаратрис ВЭПП-3. Та же аппаратура измеряет частоты, амплитуду и фазу когерентных бетатронных колебаний пучка после инжекции или возбуждения колебаний импульсом дефлектора (инфлектора).

6.3.4. Пикап для наблюдения поперечных колебаний пучка.

Расположен в вакуумной камере линзы 2D7 2-го промежутка. Сигнал снимается с пластин, повернутых на 45° относительно медианной плоскости накопителя (для того, чтобы наблюдать как радиальные, так и вертикальные колебания пучка) и подаётся в радиопультовую (к/с 22). Используется в системе измерения бетатронных частот методом сканирования.

6.3.5. Оптическая система наблюдения за пучком.

Синхротронное излучение пучка в оптическом диапазоне, отраженное зеркалом, расположенным на стыке 1-го полукольца и 4-го промежутка, через стеклянное окно вакуумной камеры выводится на оптическую доску и с помощью полупрозрачных зеркал разветвляется на несколько каналов. В составе оптической системы имеется фокусирующий объектив, который создает изображение поперечного сечения пучка на фотокатодах измерительных приборов.

В состав приборов на оптической доске входят:

• передающая телекамера с CCD-матрицей;
• j-диссектор, позволяющий измерять продольные размеры сгустков;
• CCD-матрица, сигнал с которой после компьютерной обработки позволяет видеть на экране монитора поперечное сечение пучка и измерять его размеры.

Высоковольтное и низковольтное питание оборудования оптической доски находится в р/с 21 в радиопультовой; сигналы с оптических приборов выведены на главный пульт.

Некоторые параметры оптической системы:

6.3.6. Апертурные пробники.

Пробники с калиброванным перемещением позволяют определить орбиту пучка или известным образом ограничить апертуру накопителя. На ВЭПП-3 имеется несколько таких пробников:

• На 2-ом промежутке перед "носиком" выпускного магнита имеется пробник с вертикальным перемещением, вводящийся сверху. Управление пробником — от системы пробников "Позитрона". Контроль за перемещением — по цифровому вольтметру на пульте. Калибровочная формула пробника:
  Z (мм) = 35.8 -10.14 * U _ц.в. (В)
• В экспериментальном промежутке "Дейтрона" (когда он установлен на место) есть группа радиальных и вертикальных апертурных пробников, управляемых из пультовой "Дейтрона". Есть также группа пробников - подавителей фона, управляемых из пультовой "Дейтрона", на стыке между 2-ым промежутком и 3-им полукольцом.

7. Управление; программы.

Управление накопителем ВЭПП-3 и другими частями комплекса осуществляется с помощью пультовых персональных компьютеров (PC), работающих под операционной системой LINUX, и периферийных ЭВМ типа "Одрёнок", выполненных в стандарте CAMAC в качестве крейт - контроллеров, работающих под своей операционной системой ODOS. Все ЭВМ соединены в сеть через систему связи ETHERNET. Одна из PC используется как файловый сервер для всей системы управления, в PC находится также файл "STAP", используемый как буферная память для обмена информацией между периферийными ЭВМ. Возможен обмен данными и командами между программами, работающими в периферийных ЭВМ, передача данных из периферийных ЭВМ в директорию "kadrs" в одной из PC. Управление периферийными ЭВМ происходит через пультовые PC, где открываются для этого специальные окна (X-терминалы); графическая информация из периферийных ЭВМ также отображается на мониторах пультовых PC. Периферийные ЭВМ, кроме оперативной памяти, имеют обычно твердотельное ЗУ. К периферийной ЭВМ часто подсоединяется ещё несколько CAMAC-крейтов с управляющей и измерительной аппаратурой, а иногда еще блоки, выполненные в стандарте "Вишня".

7.1. Таблица периферийных ЭВМ.

8. Эксперименты на ВЭПП-3.

1. "ДЕЙТРОН" — рассеяние электронов на поляризованных ядрах дейтерия. Основная аппаратура расположена во 2-ом промежутке ВЭПП-3. Для работы по этой программе в промежуток внедряется вставка, содержащая "ячейку", заполняемую поляризованными атомами дейтерия, магниты с поперечным и продольным полями, дополнительные линзы для фокусировки электронного пучка и другое необходимое оборудование. Изменяется также режим работы других магнитных линз 2-го промежутка. Для выпуска пучка в ВЭПП-4 необходимо убирать "дейтронную" вставку и восстанавливать обычную магнитную конфигурацию промежутка.
   
   
2. "СИ" — эксперименты с использованием рентгеновского синхротронного излучения. Источник излучения - 3-хполюсный вигглер с магнитным полем 20 кГс в 4-ом промежутке ВЭПП-3 (для литографии — поворотный магнит "вставки" 4-го промежутка); излучение выводится через бериллиевые фольги по каналам СИ в бункер, где находятся экспериментальные станции.
   
   
3. "РОКК" — регистрация обратных комптоновских квантов. В эксперименте использовались g-кванты с калиброванной энергией, полученные от обратного комптоновского рассеяния светового пучка лазера на электронах, циркулирующих в ВЭПП-3, либо "меченые" по энергии рассеянного электрона тормозные g-кванты из 4-го промежутка ВЭПП-3. Аппаратура для исследований по ядерной физике находилась в бункере СИ. (Работа закончена).
   
   
4. "ЭТАП" — тестирование аппаратуры для детекторов (в том числе для детектора "КЕДР"). Тормозные g-кванты, образовавшиеся при рассеянии электронов на остаточном газе или на мишени (пробнике) в районе выхода из 1-го полукольца, создавали на конвертере электрон - позитронные пары. Магнитом-анализатором DM, который стоял на площадке 4-го промежутка ВЭПП-3, отбирались частицы нужной энергии и подавались на тестируемую аппаратуру. (Работа закончена).
   
   
5. "Оптический клистрон" (вариант лазера на свободных электронах) — эксперименты по генерации когерентного излучения в оптическом диапазоне циркулирующим в накопителе пучком электронов. Для работы по этой программе отключались магниты вставок 4-го промежутка, и траектория пучка переводилась в "байпас" — участок магнитной структуры, параллельный обычному 4-ому промежутку ВЭПП-3. (Работа закончена).

9. Некоторые манипуляции с пучком.

9.1. Захват пучка.

Инжекция пучка производится на энергии около 350 МэВ. Режимы инжекции обычно: "EINJ" для электронов и "PINJ" для позитронов.

9.1.1. Начальное нацеливание пучка в канале К2.

Начальное нацеливание пучка в канале К2 делается по люминофору после поворотного магнита PM3. Управление элементами канала делается с помощью программы #ROLL; основные ручки для регулировки: по горизонтали — элемент "PM3" (канал "U"); по вертикали — элементы "PM1" (канал "U") и "PM2" (канал "U").

9.1.2. Нацеливание в накопитель.

Нацеливание в накопитель — по люминофору на пробнике "после впуска". При выключенном инфлекторе пучок виден в верхней части люминофора; при включённом — опускается в центр. Ручки для регулировки: "PM4", "NK5". Для захвата пучка пробник должен быть полностью выведен!

9.1.3. Первые обороты и "бетатронный" захват (без ВЧ).

Синхротронное излучение пучка наблюдается с помощью ФЭУ во втором промежутке ВЭПП-3; высокое напряжение на ФЭУ подаётся от выпрямителя на главном пульте (пульт "В", 3-ий этаж); сигнал с ФЭУ приходит на блок переключателя нагрузок (пульт "В", 1-ый этаж), а оттуда — на осциллограф. Синхронизация осциллографа - от фишки "перепуск" (пульт "В", 2-ой этаж), или от ГВИ "Позитрона" (фишка Т3 на пульте "А", 1-ый этаж; управление временем задержки через программу # ROLL, элемент "ТТ", канал "Т3", уставка (?) ). Любимые ручки для настройки захвата: на "Позитроне" - "PM3" и "PM4"; на ВЭПП-3 — "4XM" (по горизонтали) и "4Z1" (по вертикали), уставка времени инфлектора "VIV3". Длительность импульса захваченного тока (без ВЧ) ~ 1 мсек. При малых сопротивлениях нагрузки ФЭУ (1 кОм; 50 Ом) и коротком времени развертки осциллографа (~ 1 мксек) различаются отдельные обороты пучка. При включённом ВЧ можно наблюдать накопление тока в ВЭПП-3.

9.1.4. Захват в ВЧ и накопление.

Включается ВЧ на 8-ой гармонике частоты обращения (U₈ = 3 ÷ 5 кВ). Захваченный ток измеряется датчиком БИТ с выводом на дисплей программой # CUEP. Программа # CUEP показывает накопленный ток I и изменение тока от предыдущего цикла инжекции DI.

Однократный захват электронов можно настраивать, сдвинув момент инжекции пучка относительно фазы ВЧ ВЭПП-3, т.е. уставив с помощью программы # VEPP элемент "FP" " 0.80 (нормально "FP" = 1.10). В этом случае предыдущий захваченный пучок выбивается импульсом инфлектора; ток, который показывает # CUEP, соответствует вновь захваченному пучку.

Для накопления тока нужно уставить "FP" = 1.10; при этом вновь захваченная порция пучка сдвинута по фазе ВЧ относительно накопленного пучка; она совершает затухающие радиально-фазовые колебания и к следующему импульсу инжекции присоединяется к накопленному пучку.

Любимые ручки для настройки захвата и накопления: "4XM", "4Z1", "VIV3"; иногда желательна настройка бетатронных частот ручкой "QXZ". Обычно требуется только начальное нацеливание пучка в канале (см. п. 9.1.1) и небольшая настройка режима накопления; трудности могут возникнуть из-за неустойчивости пучка при больших токах I = 100 ÷ 150 мА.

9.2. Процесс: ускорение; режимы эксперимента; перемагничивание.

Ускорение пучка, выход на режим эксперимента, перемагничивание и возвращение к режиму инжекции выполняется программой #PREP. Весь процесс идет через ряд промежуточных режимов ("E600", "E1.2" и т.д.), содержащихся в файле "DATA", где для каждого режима записаны уставки всех элементов (источников питания магнитных элементов, режимов ВЧ-системы и т.д.) и время перехода к этому режиму. Изменение режимов, записанных в "DATA", производится программой # EDDT. Выбор режима эксперимента (для СИ, для литографии, для "Дейтрона", для выпуска в ВЭПП-4M) делается командой в программе # PREP; но для изменения последовательности промежуточных режимов требуется редактирование текста и трансляция #PREP.

При ускорении пучка возникает трудность из-за рассогласования по времени магнитных полей в магнитах полуколец и в магнитах вставок 4-го промежутка, что приводит к большому искажению орбиты пучка по радиусу. Поэтому сделана обратная связь по этому искажению орбиты, выполняемая программой #BANK в ЭВМ "MSV3", работающая во время ускорения и выключаемая во время инжекции, эксперимента и перемагничивания, а также при отсутствии пучка. Существует также медленно меняющееся во времени (связанное с температурой в зале) искажение орбиты по вертикали, которое тоже отслеживается обратной связью. Искажение орбиты регистрируется программой #ORBI (ЭВМ "BEAMV3") в двух пикапах (1P1 и 4P4) и передается в ЭВМ "MSV3". Программа #BANK вычисляет по этим данным и посылает необходимые уставки в корректор "4XMB", изменяющий магнитное поле в магнитах вставок, а также в корректор "4Z1", изменяющий орбиту по вертикали. Выключение ключей 5 и 6 в #BANK выключает обратную связь соответственно по вертикали и по радиусу. Для проверки обратной связи существует программа #GOST (в ЭВМ "BEAMV3"), рисующая на экране дисплея изменение в ходе ускорения орбиты в пикапах 1P1 и 4P4 и токов в корректорах "4XMB" и "4Z1".

При работе на СИ включается обратная связь по СИ, стабилизирующая орбиту в месте излучения (в вигглере). (Работает программа #V3SR в MSV3, см. инструкцию "Система стабилизации орбиты пучка в ВЭПП-3 по СИ").

9.3. Выпуск в канал к ВЭПП-4М.

Выпуск может производиться на разных энергиях в диапазоне 1.0 ÷ 1.8 ГэВ. ВЧ - системы ВЭПП-3 и ВЭПП-4 работают от одного задающего генератора; блок сведения частот, расположенный в р/с 13 (?) в радиопультовой, точно синхронизирует частоты и фазы обращения пучков в обеих установках. Перед выпуском орбита локально искажается тройкой вертикальных корректоров ("2Z1S", "2Z3", "2Z5S") с амплитудой отклонения ~ 10 мм вверх, приближаясь таким образом к "носику" выпускного магнита. Затем программой #COCO орбита пучка в районе выпуска подгоняется по радиусу и вертикали к ранее запомненному состоянию с точностью около 0.1 мм. После этого импульсом дефлектора, расположенного внутри вакуумной камеры дублета линз 2D5-2F6, пучок забрасывается в "окно" выпускного магнита, отделённого бериллиевой фольгой от вакуумной камеры накопителя. Возможен отдельный выпуск каждого из двух сгустков в накопителе, разделённых промежутком времени 125 нсек.

Если программе #PREP дана команда "AW" (автоматический выпуск"), ВЭПП-3 работает в полностью автоматическом режиме, получая нужную информацию от ВЭПП-4 через статусный файл STAP. Задается полярность (электроны или позитроны), число сгустков (один или два), величина тока пучка, который нужно накопить, энергия, до которой нужно ускорить пучок. Можно также дать задание поставить пучок на поляризацию; в этом случае дополнительно корректируется орбита пучка (с помощью программы COCO); программа #SCAN выставляет нужные бетатронные частоты, а затем поддерживает их в течение всего времени поляризации (1 - 2 часа).

9.4. Измерение и коррекция орбиты.

Измерение орбиты делается программой #ORBI; полученные данные передаются в статусный файл STAP и в директорию "kadrs" в PC. Орбиту можно изобразить на экране дисплея и запомнить в файле DATO с помощью программы "lorb" (работает в PC). Более подробно об этом — в инструкции "Пикапная диагностика пучка ВЭПП-3; программное обеспечение" (Смалюк).

Для коррекции орбиты служат x-корректоров (по горизонтали) и z-корректоров (по вертикали). Программа #MATO измеряет матрицу откликов всех корректоров (изменение орбиты, нормированное на 1 А тока в корректоре) и записывает ее в файл MIS3 (если отклики измерены на энергии инжекции) или MES3 (если отклики измерены на высокой энергии). После этого программа "coco" (работает в PC), пользуясь матрицей откликов и текущими измерениями орбиты, позволяет корректировать орбиту глобально, т.е. во всем накопителе, или локально, т.е. на заданном участке накопителя, оставляя ее неизменной в остальной части кольца. Более подробно об этом — в инструкции "Программное обеспечение для коррекции орбиты на комплексе ВЭПП-3-4" (Шатилов).

9.5. Измерение бетатронных частот методом сканирования.

Для измерения частоты поперечных (бетатронных) колебаний пучка на пластины в 4-ом промежутке подаётся ВЧ - напряжение с медленно меняющейся частотой от синтезатора частот (к/с 22 в радиопультовой) через усилитель (крейтостойка в зале 4-го промежутка, крейт типа "Вишня"). Когда частота возбуждения становится резонансной по отношению к вертикальной или радиальной бетатронной частоте, наблюдаются когерентные колебания пучка.

Условие резонанса:

Существует две программы для измерения бетатронных частот:

• # GENR: частота возбуждения регулируется вручную; отклик пучка наблюдается визуально, на экране телевизора.
• # SCAN: частота возбуждения автоматически пробегает заданную область частот (обычно дробная часть f_бет / f₀ = 0.10 ÷ 0.25); аппаратура наблюдения принимает ВЧ-сигнал от когерентных колебаний пучка с пластин во 2-ом промежутке, усиливает и детектирует его. Амплитудно-частотная характеристика (зависимость амплитуды детектированного сигнала от частоты возбуждения) изображается на дисплее; вычисляются резонансные частоты. Программа может подгонять бетатронные частоты пучка к заданным значениям и стабилизировать их около этих значений в течение продолжительного времени.