Fokussier- und Abbildungseigenschaften von Solenoiden

  • In der LEBT-Sektion der Frankfurter Neutronenquelle am Stern-Gerlach-Zentrum (FRANZ) befinden sich zur transversalen Fokussierung des Ionenstrahls vier Solenoide. Die ersten beiden dienen dem Einschuss in das ExB-Choppersystem, die letzten beiden dem Einschuss in die erste Beschleunigerstruktur, den Radiofrequenzquadrupol (RFQ). In numerischen Transportsimulationen konnte gezeigt werden, dass insbesondere der erste Solenoid einen hohen Füllgrad aufweisen wird, was zu Strahlaberrationen und damit zu einer unerwünschten Erhöhung der Strahlemittanz führen kann. Um diesen Effekt zu untersuchen, wurden die Fokussier- und Abbildungseigenschaften des ersten FRANZ-Solenoides analysiert. Analytische Rechnung unter Verwendung der Twissparametertransformation wurden durchgeführt, numerische Simulationen mit einem idealisiertem und einem realistischem Magnetfeldverlauf gemacht und 2 Messaufbauten mit einer Volumenquelle, dem Solenoid und einer Schlitz-Gitter-Emittanzmessanlage realisiert, um gemessene mit analytischen und numerischen Daten vergleichen zu können. Die Parameter, die ausgewertet und verglichen wurden, sind die Lage der Emittanzellipse, die Emittanz im x-x'-Phasenraum und die normierten vierten Momente (Wölbung) im Ortsraum.
  • In the Frankfurt neuron source at the Stern-Gerlach-Zentrum (FRANZ) low energy beam transport section four solenoid lenses are located for the transversal focussing of the ion beam. The first two solenoids are used to focus the beam into the ExB chopper system, the second two solenoids are used for the beam matching into the first accelerator structure, the radio-frequency quadrupole (RFQ). Numerical simulations showed a high solenoid filling degree which can lead to beam aberrations and an increased beam emittance. To investigate these aberrations the focus and mapping characteristics of the first solenoid have been analysed. Analytical calculations have been done using the twissparameter transformation. Simulations with idealised and realistic magnetical fields have been carried out and two experimental setups with a volume ion source, the solenoid and a slid-grid emittance measurement device have been built up to compare measured results with analytical and numerical ones. The parameter which have been evaluated and compared are the emittance ellipse position, the emittance in the x-x'-phasespace and the kurtosis in position space.

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Metadaten
Author:Marcel Lotz
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-311276
Publisher:Univ.-Bibliothek
Place of publication:Frankfurt am Main
Referee:Ulrich RatzingerORCiD, Oliver MeuselGND
Advisor:Ulrich Ratzinger
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2013/07/05
Year of first Publication:2011
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Release Date:2013/10/10
Page Number:65
HeBIS-PPN:333347110
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung 3.0