The beam transport system in the SRS-1200

In NSC KIPT the synchrotron radiation source SRS-1200 for the Ukrainian national synchrotron center (Kiev) is developed. An injector for a storage ring is the electron linear accelerator with energy 180 MeV. For compactness of a complex LUE-180 dispose under a storage ring. The transport system provides transport of electron beam from linear accelerator without losses and injection him in the storage ring. The calculations of the performances of transport systems with five-lens and three-lens variants of translation line, and also with use 42 and 45-th of degree rectangular and sector bending magnets were carried out. As a result of the comparative analysis the five-lens symmetric variant of translation line with 42-th degree sector bending magnets was chosen. In the report the basic results of calculations, parameters and performances of transport system of electron beam are submitted

Image conversion of σ- and π-components of radiation of relativistic electron and metrological characteristics of the photon flux in the synchrotron radiation outlet

The paper deals with the efficiency of the capture of a photon flux of the synchrotron radiation (SR) σ- and π-components by the optical window in the SR quantum extraction channel of the NESTOR generator. It also analyses the dependence between the capture quality and different radiation wavelengths. Consideration has been given to the beam size effect on the shape and dimensions of the angular distribution of the photon flux. A model has been constructed to describe the optical imaging in the registration plane. Expressions are given for estimating the efficiency of the capture of SR quanta into the optical window of the extraction channel. The factors that exert influence on the efficiency of capturing through the window are analyzed. Examples of numerical calculations are provided for formation of the final SR spectral density of the 225 MeV relativistic electrons at the output of the optical channel. The dimensions of the optical window have been determined, which ensure the reliable registration of the total flux of SR quanta for the chosen spectral range of SR quanta wavelengths.Вивчена ефективність захоплення потоку фотонів σ- і π-компонент синхротронного випромінювання (СВ) оптичним вікном у каналі виведення квантів СВ, і проаналізована залежність якості захоплення для різних до- вжин хвиль випромінювання. Проведено облік розмірів пучка на форму і розміри кутового розподілу потоку фотонів. Побудована модель, що описує формування оптичного зображення в площині реєстрації. Запропоновано вирази, що дозволяють оцінити ефективність захоплення квантів СВ у оптичне вікно каналу виведення. Проаналізовано фактори, що впливають на ефективність захоплення у вікно. Представлені приклади чисельного розрахунку з формування підсумкової спектральної щільності СВ релятивістського електрона з енергією 225 МеВ на виході оптичного каналу. Отримано розміри оптичного люка, величина яких дозволяє гарантовано реєструвати весь потік квантів СВ для обраного спектрального діапазону хвиль квантів СВ.Изучена эффективность захвата потока фотонов σ- и π-компонент синхротронного излучения (СИ) оптическим окном в канале вывода квантов СИ, и проанализирована зависимость качества захвата для различных длин волн излучения. Проведен учет размеров пучка на форму и размеры углового распределения потока фотонов. Построена модель, описывающая формирование оптического изображения в плоскости регистрации. Предложены выражения, позволяющие оценить эффективность захвата квантов СИ в оптическое окно канала вывода. Проанализированы факторы, влияющие на эффективность захвата в окно. Представлены примеры численного расчета по формированию итоговой спектральной плотности СИ релятивистского электрона с энергией 225 МэВ на выходе оптического канала. Получены размеры оптического люка, величина которых позволяет гарантированно регистрировать весь поток квантов СИ для выбранного спектрального диапазона волн квантов СИ

Under- and over-water halves of Gyrinidae beetle eyes harbor different corneal nanocoatings providing adaptation to the water and air environments.

Whirligig beetles (Gyrinidae) inhabit water surfaces and possess unique eyes which are split into the overwater and underwater parts. In this study we analyze the micro- and nanostructure of the split eyes of two Gyrinidae beetles genera, Gyrinus and Orectochilus. We find that corneae of the overwater ommatidia are covered with maze-like nanostructures, while the corneal surface of the underwater eyes is smooth. We further show that the overwater nanostructures possess no anti-wetting, but the anti-reflective properties with the spectral preference in the range of 450-600 nm. These findings illustrate the adaptation of the corneal nanocoating of the two halves of an insect's eye to two different environments. The novel natural anti-reflective nanocoating we describe may find future technological applications

Effect of non-identity of beam position monitors manufacturing on measurement accuracy of the reference orbit coordinates

Effect of geometrical and electrical non-identity of monitors manufacturing on accuracy of measurement of beam position has been studied. It has been shown, that even providing mechanical accuracy of monitor manufacturing of about ±100µm and deviation of electric capacity of electrodes equal to ±2%, their operating characteristics near the monitor center may differ from each other more than on ±300µm.Вивчено вплив геометричної та електричної неідентичності виготовлення датчиків на точність вимірювання положення пучка. Показано, що навіть при забезпеченні механічної точності виготовлення датчиків ±100 мкм та розкиду електричної ємкості електродів ±2% їх робочі характеристики поблизу центру можуть відрізнятись один від одного більше ніж на ±300 мкм.Изучено влияние геометрической и электрической неидентичности изготовления датчиков на точность измерения положения пучка. Показано, что даже при обеспечении механической точности изготовления датчиков ±100 мкм и разброса электрической емкости электродов ±2% их рабочие характеристики вблизи центра могут отличаться друг от друга более чем на ±300 мкм

Approximations of operating characteristics of the elliptic cross-section beam position monitors

In the specialized storage rings it is necessary to measure a position of a beam with an absolute accuracy up to 10 µm that corresponds to a relative accuracy about 10⁻³ for the central region of a monitor. The position of a beam is usually measured with the help of electrostatic button monitors. Operating characteristics of a beam position monitor are individual for each copy, are measured on precision benches and approximated by analytical functions. In the paper the various methods of approximation of operating characteristics are considered and the variant allowing one to reduce an error of approximation in tens times in comparison with a traditional method is found.В спеціалізованих нагромаджувачах необхідно виміряти положення пучку з абсолютною точністю до 10 мкм, що відповідає відносній точності біля 10⁻³ для центральної області датчика. Положення пучку вимірюються за допомогою електростатичних кнопкових датчиків. Робочі характеристики датчиків положення пучку є індивідуальними для кожного екземпляру, одержуються на прецизійних стендах та аппроксимуються аналітичними функціями. В роботі розглянуто різні методи апроксимації робочих характеристик та знайдено варіант, що дозволяє зменшити похибку апроксимації в десятки разів в зрівнянні с традиційним методом.В специализированных накопителях необходимо измерять положение пучка с абсолютной точностью до 10 мкм, что соответствует относительной точности около 10⁻³ для центральной области датчика. Положение пучка обычно измеряется с помощью электростатических кнопочных датчиков. Рабочие характеристики датчиков положения пучка являются индивидуальными для каждого экземпляра, снимаются на прецизионных стендах и аппроксимируются аналитическими функциями. В работе рассмотрены различные методы аппроксимации рабочих характеристик и найден вариант, позволяющий уменьшить погрешность аппроксимации в десятки раз по сравнению с традиционным методом

Operating characteristics of the electrostatic monitors of elliptic, rectangular and circular cross-section

The various methods of approximation of operating characteristics of electrostatic beam position monitors were investigated. The new method that allows on order to increase the precision of approximation of horizontal coordinate is found. The simulation of measurement of frequencies of betatron oscillations is carried out.Досліджено різні методи апроксимації робочих характеристик електростатичних датчиків положення пучка. Знайдено новий метод, що дозволяє на порядок підвищити точність апроксимації горизонтальної координати. Виконано моделювання вимірювання частот бетатронних коливань.Исследованы различные методы аппроксимации рабочих характеристик электростатических датчиков положения пучка. Найден новый метод, позволяющий на порядок повысить точность аппроксимации гори- зонтальной координаты. Выполнено моделирование измерения частот бетатронных колебаний

Characteristics of synchrotron radiation of storage ring nestor and its applications

The results of calculations of the basic SR characteristics, generated from bending magnets of the storage ring NESTOR are presented. The methods of parameter measurements of a circulating beam with SR are considered. The possible areas of SR application of the storage ring NESTOR are given.Проведено розрахунок основних характеристик СВ, що генерується з поворотних магнітів нагромаджувача електронів НЕСТОР. Розглянуто методики проведення вимірів параметрів циркулюючого пучка за допомогою СВ. Приведено можливі області застосування СВ нагромаджувача НЕСТОР.Проведен расчет основных характеристик СИ, генерируемого из поворотных магнитов накопителя электронов НЕСТОР. Рассмотрены методики проведения измерений параметров циркулирующего пучка с помощью СИ. Приведены возможные области применения СИ накопителя НЕСТОР

Sources of the x-rays based on compton scattering

The principles of the intense X-rays generation by laser beam scattering on a relativistic electron beam are described and description of facilities are assigned to produce the X-rays based on Compton scattering is presented. The possibilities of various types of such facilities are estimated and discussed. The source of the X-rays based on a storage ring with low beam energy is described in details and advantages of the sources of such type are discussed. The results of calculation and numerical simulation had been carried out for laser electron storage ring N100M that is under developing in NSC KIPT show wide prospects of the accelerator facility of such type.Описано принципи, що дозволяють отримувати інтенсивні пучки g-квантів при розсіюванні лазерного пучка на релятивістському електронному пучці та представлено останні результаті експериментів. Детально описується джерело рентгенівського випромінювання на базі нагромаджувача з малою енергією електронного пучка та обговорюються переваги цього способу одержання жорстких фотонів. Наведено результати моделювання параметрів джерела інтенсивного g-випромінювання на базі комптонівського розсіювання –Н100М.Описаны физические принципы получения интенсивных пучков g-квантов при рассеянии лазерного пучка на релятивистском электронном пучке и представлены последние экспериментальные результаты. Детально описывается источник рентгеновского излучения, основанный на накопительном кольце с малой энергией электронного пучка, и обсуждаются преимущества этого способа получения жестких фотонов. Приводятся результаты моделирования параметров источника интенсивного g-излучения на основе комптоновского рассеяния – Н100М

Self-similar solutions of viscous and resistive ADAFs with thermal conduction

We have studied the effects of thermal conduction on the structure of viscous and resistive advection-dominated accretion flows (ADAFs). The importance of thermal conduction on hot accretion flow is confirmed by observations of hot gas that surrounds Sgr A$^*$ and a few other nearby galactic nuclei. In this research, thermal conduction is studied by a saturated form of it, as is appropriated for weakly-collisional systems. It is assumed the viscosity and the magnetic diffusivity are due to turbulence and dissipation in the flow. The viscosity also is due to angular momentum transport. Here, the magnetic diffusivity and the kinematic viscosity are not constant and vary by position and $\alpha$-prescription is used for them. The govern equations on system have been solved by the steady self-similar method. The solutions show the radial velocity is highly subsonic and the rotational velocity behaves sub-Keplerian. The rotational velocity for a specific value of the thermal conduction coefficient becomes zero. This amount of conductivity strongly depends on magnetic pressure fraction, magnetic Prandtl number, and viscosity parameter. Comparison of energy transport by thermal conduction with the other energy mechanisms implies that thermal conduction can be a significant energy mechanism in resistive and magnetized ADAFs. This property is confirmed by non-ideal magnetohydrodynamics (MHD) simulations.Comment: 8 pages, 5 figures, accepted by Ap&S

Оценка свойств костнозамещающих материалов на основе полиэтиленгликоль диакрилата и октакальциевого фосфата на модели монокортикального диафизарного дефекта бедренной кости крысы: экспериментальное исследование

Background. The problem of bone defects replacement is relevant nowadays, that is why many scientists create new synthetic bone substitutes, but the ideal material has not been found so far. The aims of the study: 1) to determine the suitability of the monocortical defect model in the rat femur diaphysis with additional prophylactic reinforcement with a bone plate for assessing the biological properties of implanted materials using the commercially available ChronOS material as an example; 2) to assess of the osteoconductive properties of composite materials based on poly(ethylene glycol)diacrylate and octacalcium phosphate with architecture Kelvin and gyroid types on the developed model. Methods. A prospective study, level of evidence II. A monocortical defect of the rat femoral diaphysis (length 7 mm) was produced under anaesthesia in aseptic conditions and fixed with a polyetheretherketone plate and six titanium screws. In the control group, the defect was left empty. In other groups, blocks of one of three materials were implanted сhronOS and composites of poly(ethylene glycol)diacrylate and octacalcium phosphate with 3D-printed Kelvin and gyroid architectures. After 3 and 6 weeks, the rats were sacrificed, and histological examination of the defect zone was performed. The amount of newly formed bone tissue was histometricly assessed, followed by statistical processing of the results. Results. All rats have reached the planned endpoint, and there were no infectious complications or loss of fixation. Histological examination of the defect zone revealed minimal bone growth in the Control group, rather slow bone formation in the Gyroid group, and statistically significantly more pronounced bone formation in the pores of the materials in the Kelvin and Chronos groups. Conclusions. Bone defect in this model was not spontaneously filled with bone tissue and allowed us to study the biological properties of bone substitutes (the ability to biodegrade and osteoconductive properties). The osteoconductive properties of a composite material based on poly(ethylene glycol)diacrylate and octacalcium phosphate with a Kelvin architecture are higher than with a gyroid architecture and are comparable to that of the сhronOS.Актуальность. Проблема замещения дефектов кости актуальна в настоящее время, постоянно ведутся поиски новых синтетических костнозамещающих материалов, однако идеальный материал не найден до сих пор. Цели исследования: 1) определение пригодности модели монокортикального дефекта диафиза бедренной кости крысы с дополнительным профилактическим армированием при помощи накостной пластины для оценки биологических свойств имплантируемых материалов на примере коммерчески доступного материала сhronOS; 2) оценка остеокондуктивных свойств композитных материалов на основе полиэтиленгликоль диакрилата и октакальциевого фосфата с архитектурой Кельвина и типа гироид на разработанной модели. Материал и методы. Монокортикальный дефект диафиза бедренной кости крыс размером 7 мм в длину производили под наркозом в асептических условиях операционной и фиксировали полиэфирэфиркетоновой пластиной и шестью титановыми винтами. Крыс распределяли случайным образом на четыре группы по 12 особей в каждой. В группе Контроль у животных костный дефект не заполняли. У животных в группе Хронос дефект заполняли подготовленным материалом chronOS в виде полуцилиндрического блока, в группе Кельвин исследуемым материалом с архитектурой Кельвина, в группе Гироид исследуемым материалом с архитектурой типа гироид. Через 3 и 6 нед. крыс выводили из эксперимента и производили гистологическое исследование зоны дефекта. Затем выполняли гистометрическую оценку количества новообразованной костной ткани с последующей статистической обработкой результатов. Результаты. В ходе эксперимента все животные достигли планируемой конечной точки, инфекционные осложнения и потеря фиксации зафиксированы не были. При гистологическом исследовании зоны дефекта выявлен минимальный рост кости в группе Контроль, достаточно медленное образование кости в материале группы Гироид и статистически значимо более выраженное образование костной ткани в порах материалов в группах Кельвин и Хронос. Заключение. Разработанная модель дефекта кости спонтанно не заполняется костной тканью и позволяет проводить изучение биологических свойств костнопластических материалов (способность к биодеградации и остеокондуктивные свойства). Остеокондуктивные свойства композитного материала на основе полиэтиленгликоль диакрилата и октакальциевого фосфата с архитектурой Кельвина выше, чем с архитектурой типа гироид, и сопоставимы с таковыми у материала сhronOS