Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Свойства и специфические параметры новых модификаций мониторов вибрирующей струны для исследования различных пучков

Лазарева, Элеонора Генриховна (2019) Свойства и специфические параметры новых модификаций мониторов вибрирующей струны для исследования различных пучков. PhD thesis, Нациoнальная научная лаборатория им. А.И. Алиханяна (Ереванский Физический Институт).

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4Mb) | Preview
    [img] PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (1155Kb)

      Abstract

      В связи с развитием ускорительной физики и техники, внедрением новых ускорительных технологий для фундаментальных научных исследований и прикладных целей растет потребность в качественной диагностике параметров пучков ускорителей. Качественное диагностическое оборудование необходимо с момента проектирования, первичного запуска, исследования предельных возможностей ускорителей заряженных частиц, и на протяжении всего режима их эксплуатации и модернизации. Настройки требуемого режима пучков заряженных частиц и управление параметрами пучков значительно зависят от систем и приборов, определяющих эти параметры. Большинство современных ускорителей имеют круглосуточный режим работы и требуют непрерывного контроля параметров пучка. Таким образом к устройствам измерения параметров пучка частиц - датчикам, детекторам, мониторам - предъявляются все возрастающие требования. Соответственно разрабатываются новые методы диагностики параметров пучков и усовершенствуются имеющиеся. Особое место в таких разработках занимают приборы для неразрушающей диагностики, позволяющие проводить измерения исследуемого пучка без возмущений, либо с минимальными возмущениями. Разработанные в Ереванском физическом институте (группа ускорительной диагностики) датчики/мониторы/сканеры/резонаторы на базе вибрирующей струны расширяют диапазон использования обычных проволочных сканеров, являются универсальными, поскольку используют тепловой метод регистрации частиц, способны работать как вне вакуумной камеры, так и внутри нее и могут использоваться для профилирования различных пучков заряженных частиц, а также для мониторинга пучков нейтронов и фотонов широкого энергетического спектра. В последнее время здесь же предложен дополнительный метод, основанный на использовании вибрирующей струны в качестве резонансной мишени. Данный метод существенно ускоряет процесс снятия одномерного профиля пучка и открывает возможности восстановления двумерного профиля пучка с использованием томографических методов. Разработанные датчики уже опробованы в многочленных ускорителях, подготавливаются новые проекты их использования. Датчики можно отнести к слабовозмущающей измеряемый пучок диагностике. Հետազոտվել է լազերային փնջերի տարբեր սքանավորման արագություններով պրոֆիլավորման պրոցեսը: Ցույց է տրվել, որ սքանավորման արագության բարձրացման արդյունքում տեղի է ունենում պրոֆիլի զգալի աղավաղում: Հիմնավորվում են սահմանային սքանավորման արագությունների ընտրության վերաբերյալ առաջարկությունները, առաջարկվում է փնջի վերականգնված պրոֆիլի ուղղման ալգորիթմ օգտագործելով հակառակ ուղղություններով երկու սքանավորումներ: Ցույց է տրվում, որ առաջարկվող մեթոդը որոշում է նաև մոնիտորի դինամիկ չափումների հուսալիության աստիճանը: Այս ուսումնասիրությունը կարևոր է տատանվող լարի մոնիտորների այլ կիրառումների համար, մասնավորապես, արագացուցիչներում լիցքավորված մասնիկների փնջերի պրոֆիլավորման համար: Տատանվող լարի ջերմային մեթոդը կիրառվել է Կորեյայի KOMAC արագացուցչային համալիրի պրոտոնային փնջի պրոֆիլը չափելու համար: Կատարվել են հետազոտություններ լարի տատանման ընթացքում ընդունած սահմանային դիրքերում երկրորդական մասնիկների/ճառագայթման սինքրոն չափումների մշակման վերաբերյալ: Ցույց է տրված, որ նշանի ինվերսիայով դիֆերենցիալ ազդանշանի ձևավորման ալգորիթմը հնարավորություն է տալիս տարանջատել ֆոնային բաղադրիչը անմիջականորեն փնջից եկոխ ազդանշանից: Այս տեսակի դիֆերենցիալ ազդանշանների ինտեգրումը նաև վերացնում է ֆոնի բաղադրիչները (լարի տատանման պարբերության մակարդակի): Մեթոդը թույլ է տալիս զգալիորեն նվազեցնել փնջի սքանավորման ժամանակը: Մեթոդը փորձարկվել է ֆոտոնային փնջերի վրա, ներկայումս էլեկտրոնային փնջերի սքանավորման փորձեր են կատարվում: Մեթոդը հեռանկարային է արագացուցիչներում փնջերի պրոֆիլների չափման համար, հաշվի առնելով սքանավորման արագության զգալի աճը: Տատանվող լարի օգտագործմամբ ռեզոնանսային մեթոդի դիագնոստիկայի վրա հիմնված արագացված պրոցեսը հնարավորություն տվեց կիրառել տոմոգրաֆիկ մեթոդներ, երկրաչափանի պրոֆիլը տարբեր սքանավորման անկյուններին համապատասխանող մի շարք միաչափ պրոֆիլներով: Երկրաչափանի պրոֆիլը վերականգնելու համար կիրառվեց ֆիլտրացված հակառակ պրոեկցիաների մեթոդը: Այս ալգորիթմի հիման վրա մշակվել է ծրագրային ապահովում բարդ երկրաչափանի պրոֆիլը մի շարք միաչափ պրոֆիլներով վերականգնելու համար: Մեթոդը փորձարկվել է լազերային փնջերի վրա: Ակնկալվում է, որ երկրորդական մասնիկների դիագնոստիկայի համար ռեզոնանսային մեթոդը հնարավորություն կտա օգտագործել ցածր էներգիայի ֆոտոններ արագ ֆոտոդիոդների կիրառմամբ ավանդական ֆոտոբազմապատկիչների փոխարեն, որոնք պահանջում են լրացուցիչ սցինտիլյատորներ և բարձր լարման բլոկեր: The process of profiling a laser beam at different scanning speeds was investigated. It is shown that with an increase in scanning speed, a significant deformation of the profile occurs. Recommendations on the choice of limiting scanning speeds are substantiated, an algorithm is proposed for correcting the reconstructed beam profile using two scans in opposite directions. It is shown that the proposed method also determines the reliability of dynamic measurements of the monitor. This study is essential for other applications of VWM, in particular, for profiling accelerators charged particle beams. The thermal method of operating of a vibrating wire was applied to measure the proton beam profile of the accelerator of the Korean Multi-purpose Accelerator Complex KOMAC. The research on the development of synchronous measurements of secondary particles/radiation on a vibrating wire in the maximal deviating from the fixed stable position of the wire during its oscillation was realized. It is shown that the differential signal-forming algorithm with an inversion of the sign allows remove the background component from the signal generated directly from the beam. Integrating this type of differential signal also removes the fast components of the background (at the oscillation period of the wire). The method allowed appreciably reduces the beam scanning time. The method was tested on photon beams; the experiments to scan electron beams by this method are underway. The method seems very perspective for measuring the beam profiles in accelerators, taking into account the significant increase in the scanning process speed. The accelerated process of profiling based on the resonant method of diagnostic using a vibrating wire made it possible to apply tomographic methods to reconstruction, a two-dimensional profile by a set of one-dimensional profiles corresponding to different scan angles. To reconstruct the two-dimensional profile, the method of filtered back projections was applied. Based on this algorithm, software was developed to reconstruct a complex 2-dimension profile by a set of one-dimensional profiles. The method was experimentally tested on laser beams. It is supposed to continue research on the application of the method for charged particles. It seems that the resonance method for the diagnostics of secondary particles will make it possible to use low-energy photons using fast photodiodes instead of traditional photomultipliers that require additional scintillators and high voltage blocks.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Տարբեր փնջերի հետազոտման համար նախատեսվող տատանվող լարով մոնիտորների նոր մոդիֆիկացիաների հատկությունները և սպեցիֆիկ պարամետրերը:
      Uncontrolled Keywords: Լազարևա Էլեոնորա Հենրիխի
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 08 May 2019 14:55
      Last Modified: 10 May 2019 10:56
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/10097

      Actions (login required)

      View Item