Статья: ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ НА ПРАКТИКУМЕ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ОПТИКЕ В НОВОСИБИРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ (2024)

Рассмотрены вопросы влияния геометрических условий фокусировки лазерного излучения на поверхность плазмообразующей мишени лазерно-плазменного источника ионов. В частности, экспериментально установлено наличие двух максимумов ионной эмиссии в области плотности потока лазерного излучения, превышающего 1015 Вт/м2. Предложена возможная интерпретация этого эффекта.

В статье рассматриваются новые модели ускорителей серии ЭЛВ: ЭЛВ-15 с максимальной энергией до 3 МэВ, ЭЛВ-16 с максимальной энергией до 4 МэВ, ускоритель ЭЛВ-18 с энергией до 2 МэВ, и модификация ускорителя ЭЛВ-4Б. Даны детали процесса проектирования, расчета и тестирования. Рассматриваются особенности эксплуатации и вывода на рабочие параметры. Помимо этого, уделяется внимание текущему состоянию дел, связанных с ускорителями электронов серии ЭЛВ: разработкой, исследованиями, применением и поставками.

Описана методика определения эмиттанса пучков ионов углерода путем измерения их поперечных размеров в конце воздушного промежутка канала. Рассмотрено обратное преобразование фазовых эллипсов с учетом многократного кулоновского рассеяния частиц и наличия дисперсии в пучке ионов углерода. Приведены значения бетатронного эмиттанса перед первой квадрупольной линзой, которые сравниваются с данными, полученными прямым расчетом, начиная от внутренней мишени. Обсуждаются неточности в расчетных и измеренных значениях эмиттанса. Моделирование и измерение проводились при энергиях пучков перед мишенью 200, 300 и 400 МэВ/нуклон.

Ионный ускоритель - это многофункциональный инструмент, который, в том числе, может быть использован для моделирования эффектов нейтронного облучения в реакторных материалах. Под действием нейтронов в конструкционных материалах ядерных установок возникают дефекты кристаллической решетки и происходит накопление продуктов трансмутации (гелия и водорода) в структуре материала. В Курчатовском комплексе теоретической и экспериментальной физики (ККТЭФ) ускоритель тяжелых ионов ТИПр (тяжелоионный прототип) используется для моделирования радиационных повреждений в сталях и сплавах с помощью пучка ионов Fe2+ 5,6 МэВ. Для одновременной имплантации гелия (или водорода) в область дефектов на установке ТИПр проектируется второй канал, обеспечивающий пучок ионов гелия с энергией до 300 кэВ. В статье представлено описание проектируемой установки.

Рассмотрены особенности моделирования центральной области и динамики пучка ионов водорода для циклотрона Ц-250, предназначенного для работы в широком диапазоне регулирования энергии 30-250 МэВ. На основе моделирования динамики пучка ионов в диапазоне регулирования энергии определена оптимальная конфигурация центральной области ускоряющей системы циклотрона Ц-250. В разработанной центральной области выполняются требования по обеспечению достаточной вертикальной фокусировки частиц электрическим полем при захвате пучка в широком фазовом диапазоне. Отклонение центров орбит частиц от геометрического центра циклотрона составляет 2-3 мм для всего диапазона регулирования магнитного поля циклотрона.

Нейтронные мониторы на основе газонаполненных пропорциональных счетчиков и первые результаты измерений были показаны на RuPAC-2018 и RuPAC-2021. Предполагается использовать эти детекторы для мониторинга стабильности условий проведения сеансов радиационной терапии. Здесь представлены процедура калибровки мониторов на источнике нейтронов AmBe и новые экспериментальные данные. Мониторы были использованы для измерения флюенса нейтронов за защитой экспериментальной установки «Центр коллективного пользования - радиобиологический стенд на углеродном пучке У-70» с энергией пучка ионов 450 МэВ/нуклон. Измерения сопровождались расчетным моделированием с использованием пакета программ CERN FLUKA. Показано хорошее согласие между результатами измерений и расчетов. Даже одиночный монитор со свинцовой вставкой, откалиброванный на AmBe-источнике, позволяет получать хорошие результаты в реальном нейтронном поле. Продемонстрирована возможность оценки флюенса нейтронов с энергией выше 10 МэВ по показаниям пары мониторов. Для улучшения качества измерений необходимо принимать во внимание разницу между условиями калибровки и измерений.

Чтобы обеспечить непрерывность работы коллайдера ВЭПП-2000, необходимо точное измерение бетатронной частоты. Для этого в данной работе предлагается использовать уточняющие Фурье-преобразование методики, такие как интерполяция параболой (метод Гассиора), NAFF и оконные функции. Уточненная частота в дальнейшем используется при построении фазовых портретов пучка для контроля наводок магнитных полей высокого порядка. Кроме того, в работе рассмотрены методы выделения сигнала из смеси для последующего анализа - PCA и ICA. Наконец, для повышения точности определения частоты в работе описана простейшая имплементация фильтра Калмана для повышения точности последующего гармонического анализа. В дополнение ко всему вышеизложенному в работе кратко анализируется метод контроля работы самих датчиков положения пучка.

Однооборотная (и односгустковая) инжекция часто происходит при большой интенсивности инжектируемого пучка, по сравнению с циркулирующим. Коллективные эффекты, возникающие благодаря поперечным импедансам, могут ограничить эффективность инжекции. Были проанализированы условия сохранения дипольного момента при инжекции в присутствии машинной нелинейности, приводящей к расфазировке бетатронных колебаний. Теоретические результаты подкрепляются численным моделированием. Полученные выводы используются для интерпретации поведения реальных дипольных когерентных колебаний, наблюдаемых при инжекции в ВЭПП-2000.