Моделирование воздействия продольной микроволновой неустойчивости интенсивных ионных пучков на поперечную динамику частиц в циклических установках

Abstract

При развитии микроволновой продольной неустойчивости в циркулирующих интенсивных пучках возникают регулярные уплотнения в продольной плотности частиц и, как следствие, локальные электрические поля с характерными размерами, меньшими длины циркулирующего сгустка. Результатом являются локальные регулярные изменения распределения частиц по продольному импульсу, что приводит на дисперсионных участках установки к перераспределению частиц в поперечном фазовом пространстве. Представлен алгоритм моделирования данного процесса в ионных пучках. Данный алгоритм применен для исследования влияния развивающейся продольной микроволновой неустойчивости на поперечную динамику частиц в сильноточном накопителе протонов ИЯИ РАН.

При розвитку мікрохвильової поздовжньої нестійкості в циркулюючих інтенсивних пучках виникають регулярні ущільнення в поздовжній щільності часток і, як наслідок, локальні електричні поля з характерними розмірами, меншими довжини циркулюючого згустку. Результатом є локальні регулярні зміни розподілу часток по поздовжньому імпульсу, що призводить на дисперсійних ділянках установки до перерозподілу часток у поперечному фазовому просторі. Представлено алгоритм моделювання даного процесу в іонних пучках. Даний алгоритм застосований для дослідження впливу розвиваючоїся поздовжньої мікрохвильової нестійкості на поперечну динаміку часток у потужнострумовому накопичувачі протонів ІЯД РАН.

The development of a longitudinal microwave instability for the circulating high intensity ion beams leads to the regular longitudinal particle concentration and to the local electric fields with the characteristic dimensions essentially less then a beam length. It causes the regular rebuilding of a local momentum particle distribution function. As follows particle redistribution in the transverse phase space has taken place for the dispersion accelerator parts. The simulation algorithm is presented for the slow rising microwave instability of a circulating ion beam. This algorithm was applied to study the high intensity beam dynamics for the INR proton storage ring.