3D magnetic field effects in the NSC KIPT compact intense X-ray generator

The new generation of intense X-rays sources based on a low-energy electron storage ring and on the Compton scattering of an intense laser beam allows to produce hard X-rays with intensity up to 10¹⁴ phot/s. One of the main trait of a storage ring lattice for such type of generators is the use of magnetic elements with combined focusing functions such as bending magnets with quadrupole and sextupole field components. In combination with a very low bending radius and dense magnetic elements positioned along the ring circumference it leads to increasing of 3D magnetic field effects on the electron beam dynamics and can drastically decrease the generated radiation intensity. The paper is devoted to studying the 3D magnetic field effects on bending magnet edges and lattice lens interference on the electron beam dynamics and parameters of produced radiation for the NSC KIPT 225 MeV storage ring.Нове покоління інтенсивних рентгенівських джерел, заснованих на малоэнергетичных накопичувачах електронів, у яких інтенсивний лазерний промінь взаємодіє з пучком електронів (зворотне Комптоновское розсіювання) дозволяють одержати жорстке рентгенівське випромінювання з інтенсивністю 10¹⁴ фот/с. Одна з основних особливостей структури кілець такого типу є використання магнітних елементів з комбінованими функціями, такими як дипольний магніт із квадрупольною і секступольной компонентом магнітного поля. У комбінації з малим радіусом повороту і високою густиною магнітів у структурі це може істотно зменшити інтенсивність рентгенівського випромінювання. Стаття присвячена вивченню впливу 3D ефектів, зв'язаних з розвалом поля на краях магнітів, а також ефектів зв'язаних із взаємним впливом близько розташованих мультипольних лінз.Новое поколение интенсивных рентгеновских источников, основанных на малоэнергетичных накопителях электронов, в которых интенсивный лазерный луч взаимодействует с пучком электронов (обратное Комптоновское рассеяние) позволяет получить жесткое рентгеновское излучение с интенсивностью 10¹⁴ фот/с. Одна из особенностей структуры колец такого типа есть использование магнитных элементов с комбинированными функциями, такими как дипольный магнит с квадрупольной и секступольной компонентой магнитного поля. В комбинации с малым радиусом поворота и высокой плотностью магнитов в структуре это может уменьшить интенсивность рентгеновского излучения. Статья посвящена изучению влияния 3D эффектов, связанных с развалом поля на краях магнитов, а также эффектов, связанных с взаимным влиянием близко расположенных мультипольных линз

АНАЛИЗИРУЮЩИЙ МАГНИТ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ ЛУ-10М

Основной проблемой при использовании магнитов из редкоземельных материалов в ускорительных технологиях является изменение магнитных свойств материала под действием излучения. Особенно актуальна эта задача для мощных технологических ускорителей электронов с энергией до 10 МэВ. Для выбора наиболее стойкого материала были проведены исследования радиационной стойкости образцов магнитов из Sm2Co17 и Nd-Fe-B сплава. Постоянные магниты типа Sm2Co17 и Nd-Fe-B были изгтовлены методом порошковой технологи с использованием PLP процесса в производстве последних. Магнитные образцы подвергались прямому воздействию электронного пучка с энергией 10 МэВ и воздействию тормозного излучения этого пучка. Поглощённая доза от электронов для образцов составляла 16 Град (общий поток электронов, попавший на 1 см2 образца, был равен 1,4х1017) и 160 Град. Активность образцов после облучения изменилась в пределах допустимых норм. Этот факт существенно упрощает использование редкоземельных магнитных материалов в готовых изделиях ускорителей. В процессе облучения магниты охлаждались водой с температурой 38 °С для избежания перегрева. Для оценки изменения величины поля, создаваемого вокруг образца, использовался интеграл интерполированной нормальной к поверхности образца составляющей магнитного поля S по области интерполяции данных в относительных единицах. Для образцов из Nd-Fe-B сплава магнитный поток вокруг образца уменьшился и составил 0,92 и 0,717 от начального значения для указанных доз облучения. Магнитное поле вокруг образцов из Sm2Co17 сплава не изменилось в пределах точности измерений для тех же доз. На основе образцов из Sm2Co17 сплава размерами 30х24х12 мм было проведено моделирование и конструирование магнита для анализа пучка электронов технологического ускорителя на энергию до 10 МэВ. Наибольшее значение поля в медианной плоскости магнита равно 0,3110 Тл. Расстояние между полюсами магнита равно 25,25 мм. Эффективная длина магнита – 33,53 мм. Измеренные параметры поля магнита удовлетворяют заданным при разработке величинам. Магнит также может быть использован для настройки ускорителя в диапазоне энергий до 10 МэВ

The Kharkov X-ray Generator Facility NESTOR

WEPWA060 - ISBN 978-3-95450-122-9International audienceThe last few years the sources of the X-rays NESTOR based on a storage ring with low beam energy and Compton scattering of intense laser beam are under design and development in NSC KIPT. The main task of the project is to develop compact intense X-ray generator on the base of relatively cheap accelerator equipment and up-to-date laser technologies. The paper is devoted to description of the last results on construction and commissioning of the facility

Progress in Development of Kharkov X-Ray Generator Nestor

The sources of the X-rays based on Compton scattering of intense Nd:YAG laser beam on electron beam circulating in a storage ring with beam energy 43-225 MeV is under construction in NSC KIPT. In the paper the progress in development and construction of Kharkov X-ray generator NESTOR is presented. The current status of the main facility system design and development are described. New scheme and main parameters of injection system are presented. The status of power supply system and control system is described. The facility is going to be in operation in the middle of 2007 and generated X-rays flux is expected to be of about 10{sup 13} phot/s

INJECTION EFFICIENCY IN COMPTON RING NESTOR

NESTOR is the hard X-ray source that is under commissioning at NSC KIPT. NESTOR based on the Compton scattering of laser photons on relativistic electrons. The structure of the facility can be represented as the following components: a linear accelerator, a transport channel, a storage ring, and a laser-optical system. Electrons are stored in the storage ring for energy of 40-200 MeV. Inevitable alignment errors of magnetic elements are strongly effect on the beam dynamics in the storage ring. These errors lead to a shift of the equilibrium orbit relative to the ideal one. Significant shift of the equilibrium orbit could lead to loss of the beam on physical apertures. Transverse sizes of electron and laser beams are only few tens of microns at the interaction point. The shift of electron beam at the interaction point could greatly complicate the operation adjustment of storage ring without sufficient beam position diagnostic system. This article presents the simulation results of the efficiency of electron beam accumulation in the NESTOR storage ring. Also, this article is devoted to electron beam dynamics due to alignment errors of magnetic element in the ring

The Operation Modes of Kharkov X-Ray Generator Based on Compton Scattering NESTOR

The results of theoretical and numerical considerations of linear Compton scattering are used to evaluate characteristics of X-rays produced by collision between a low emittance electron beam and intensive laser light in an X-ray generator NESTOR of NSC KIPT. Two main generation modes have been under consideration at preliminary NESTOR design. There are the operation mode for medicine 33.4 keV X-rays production using 43 Mev electron beam and Nd:YAG laser beam and higher energy X-rays production mode providing X-rays with energy up to 900 keV with 225 MeV electron beam and Nd:YAG laser beam. It was supposed to use an optical cavity for laser beam accumulation of about 2.6 m long and an interaction angle of about 3{sup o} in both operation modes. A few more operation modes provide possibility to expand operation range of NESTOR. Using interaction angle 10{sup o} and 150{sup o} along with optical resonator of 42 cm long and the second mode of laser light it is possible to produce X-rays in energy range from a few keV till 1.5 MeV. The intensity and spectral brightness of the X-rays is expected to be {approx} 10{sup 13} phot/s and {approx}10{sup 13} phot/s/mm{sup 2}/mrad{sup 2}/0.1%BW respectively