1 GeV` lik proton hızlandırıcısının enjektör kısmının tasarımı ve demet parametrelerinin optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) projesi için lineer proton hızlandırıcısının enjektör kısmında yer alacak olan, Düşük Enerjili Demet Transfer (LEBT=Low Energy Beam Transport) hattı ve Radyo-Frekansı Kuadrupolü (RFQ=Radio-Frequency Quadrupole) hızlandırıcısının demet dinamiğine dayalı tasarımları yapılmıştır. Planlanan bu iki yapı sayesinde, 10-60 mA arasında akım değerine sahip proton demeti 3 MeV e kadar hızlandırılacaktır. Çalışmada, RFQ nun demet dinamiğinin yanı sıra, iki ve üç boyutlu elektromanyetik kavite tasarımı da yapılmıştır. THM proton hızlandırıcısında yer alacak bir diğer yapı olan LEBT hattının ise, iki solenoid magnet içermesi planlanmaktadır. Bu kısım için yapılan demet dinamiği simülasyonunda, solenoidlerin manyetik alanları optimize edilmiştir. Tüm bu tasarımlar için, demet dinamiği ve elektromanyetik kavite tasarımında kullanılan simülasyon programları olan, LIDOS.RFQ, PATH MANAGER, SUPERFISH ve CST Microwave Studio (CST MWS) kullanılmıştır. Düşünülen proton hızlandırıcısında bu iki yapının art arda gelmesinden dolayı, yapılan simülasyonlarda, bu iki yapının demet parametrelerinin birbiri ile uyumlu olmasına dikkat edilmiştir.

The design studies of Low Energy Beam Transport (LEBT) line and Radio-Frequency Quadrupole (RFQ), which would be placed into injector part of linear proton accelerator for Turkish Accelerator Center (TAC) project, based on beam dynamics have been presented in this study. A proton beam, which has a current between 10-60 mA, will be accelerated up to 3 MeV under favour of these two structures. In the study, the 2D and 3D electromagnetic structure designs of the RFQ has also be done in addition to beam dynamics design. The LEBT line, which is another part of the proton linac, is planned to include two solenoid magnets. In the beam dynamics simulation, performed for this part, magnetic fields of the solenoids have been optimized. Simulation softwares, created for beam dynamics and electromagnetic structure design and named as LIDOS.RFQ, PATH MANAGER, SUPERFISH and CST Microwave Studio (CST MWS), have been used for the all designs. Because these two structures are planned to place consecutively in envisaged proton accelerator, compatibility of beam parameters of the two structure was the figure of merit during the simulations.