npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922010079npe-25Research ArticleИнженерное проектирование ядерно-физической аппаратурыEngineering Design of Nuclear Physical EquipmentПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕЗОНАТОРНОГО ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКА ДЛЯ EuPRAXIA@SPARC_LABDesign and Studying Physical Properties of Cavity BPM Pickup for EuPRAXIA@SPARC_LABБиланишвилиШ.BilanishviliS.Shalva.Bilanishvili@kiu.edu.geКутаисский международный университет, Кутаиси, 4600 ГрузияГрузияKutaisi International University, Kutaisi, 4600 GeorgiaGeorgia202224102023132150154Copyright © Биланишвили Ш., 20232023Биланишвили Ш.Bilanishvili S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/25

EuPRAXIA@SPARC_LAB [1, 2] предоставит в LNF уникальную комбинацию, предлагающую три различных варианта: электронный пучок высокой яркости с энергией 1 ГэВ, генерируемый в новом высокочастотном линейном ускорителе X-диапазона; лазерная система класса PW; компактный источник света, управляемый непосредственно плазменным ускорителем. Лазер на свободных электронах (FEL) с плазменным и обычным высокочастотным линейным ускорителем обеспечивает пучок с параметрами в диапазоне зарядов 30–200 пКл, частоте повторения 10–100 Гц и энергии электронов 1 ГэВ. Контроль заряда и отслеживание траектории на уровне нескольких пикокулон и нескольких микрометров является обязательным в этой машине. В частности, в области взаимодействия с плазмой, где требуется разрешение датчика менее чем 1 мкм. В качестве возможного решения предлагается резонаторный датчик положения пучка (cBPM) [3]. Создан прототип в диапазоне частот C-диапазона. Модель датчика был оптимизирован для работы с малозарядными и единичными сгустками, чтобы соответствовать требованиям проекта. Здесь представлен процесс достижения требуемых характеристик. Моделирование проводилось для изучения радиочастотных свойств и электромагнитного отклика устройства.

EuPRAXIA@SPARC_LAB [1, 2] will make available at LNF a unique combination offering three different options: a high-brightness electron beam with 1 GeV energy generated in a novel X-band RF linac; a PW-class laser system; a compact light source directly driven by a plasma accelerator. Plasma and conventional RF linac driven FEL provide beam with parameters of 30–200 pC charge range, 10–100 Hz repetition rate, and 1 GeV electron energy. The control of the charge and the trajectory monitoring at a few picocoulomb and a few micrometers is mandatory in this machine. Particularly in the plasma interaction region, where the pickup resolution under 1 μm is required. As a possible solution, a cavity beam position monitor (cBPM) is proposed [3]. A prototype in the C-band frequency range has been designed. The pickup was optimized for low charge and single-shot bunches to meet the project requirements. Here is presented the process to achieve the required specifications. The simulations were performed to study RF properties and the electromagnetic response of the device.

резонаторный датчик положения пучкааппаратураэлектромагнитное моделированиеcavity beam position monitorsinstrumentationelectromagnetic simulationsReferences<em>Ferrario M. et al.</em> // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2018. V. 909. P. 134. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.01.094<em>Ferrario M. et al.</em> // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2018. V. 909. P. 134. https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.01.094<em>Assman R.W. et al.</em> // Tech. Rep. INFN No. 18-03/LNF. 2018.<em>Assman R.W. et al.</em> // Tech. Rep. INFN No. 18-03/LNF. 2018.<em>Bilanishvili S.</em> Design and Studying Physical Properties of Cavity Beam Position Monitors for Electron Accelerators. Doctoral Thesis.<em>Bilanishvili S.</em> Design and Studying Physical Properties of Cavity Beam Position Monitors for Electron Accelerators. Doctoral Thesis.<em>Lunin A.</em> // Proc. 8th DITANET Topical Workshop on Beam Position Monitors. 2012. CERN, Switzerland. P. 1.<em>Lunin A.</em> // Proc. 8th DITANET Topical Workshop on Beam Position Monitors. 2012. CERN, Switzerland. P. 1.<em>Marcellini F. et al.</em> // Proc. IBIC2012 Conf. 2012. Tsukuba, Japan.<em>Marcellini F. et al.</em> // Proc. IBIC2012 Conf. 2012. Tsukuba, Japan.Computer Simulation Technology (CST). http://www.cst.com.Computer Simulation Technology (CST). http://www.cst.com.<em>Morgan A. et al.</em> // Proc. BIW10. 2020. Santa Fe, New Mexico, USA.<em>Morgan A. et al.</em> // Proc. BIW10. 2020. Santa Fe, New Mexico, USA.ANSYS HFFS. https://www.ansys.com/products/electronics/ansyshfss.ANSYS HFFS. https://www.ansys.com/products/electronics/ansyshfss.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.