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VUV-FEL InbetriebnahmePedro Castro
Inhalt
1) Sie sind auf eine kurze (virtuelle) VUV-FEL-Tour eingeladen…
2) Strahlinbetriebnahme3) FEL-Inbetriebnahme4) Zeitplan
Halle 3
VUV FEL
Experimentierhalle
BKR
VUV-FEL(Vacuum UltraViolet-Free Electron Laser)
Andere Namen: TTF, TTF 2, TTF2, TTF II, TTF-II, TTF/VUV-FEL, TTF2/VUV-FEL, TTF-VUV FEL, VUV FEL, VUV, soft X FEL
Das Prinzip:
Beschleunigerbereiche
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
Strahlrichtung
ACC6
BYPASS
UNDULATORACC7 FEL
Koppler und ResonatorRF-GUNStrahlrichtung
Inbetriebgenommen in PITZ (Zeuthen)In Betrieb bei TTF für den Injektortest
„L-band“ Resonator (1.3 GHz)
RF-GUNStrahlrichtung
RF-GUNStrahlrichtung
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNStrahlrichtung
Supraleitende Beschleunigermodule
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNStrahlrichtung
Strahl
3,4,5 inbetriebgenommen Juni-Aug.20031,2 inbetriebgenommen März-Mai 2004
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
Strahlrichtung
Bunchkompressoren
Strahl
Strahl
13,6 m
3,6 m
1,7 – 5,4 Grad
15 - 21 Grad
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
Strahlrichtung
StrahlStrahl
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
StrahlrichtungACC6
BYPASS
UNDULATORDUMP
COLLIMATOR
ACC7 SEED
StrahlrichtungACC6
BYPASS
UNDULATORDUMP
COLLIMATOR
ACC7 SEED
StrahlrichtungACC6 ACC7
ee
zz
3.66 m3.66 myy
RF RF ‘streak’‘streak’
“Intra-Beam Streak Camera”
transverse RF deflectortransverse RF deflector
(G. Loew, R. Larsen, O. Altenmueller)Messung der Bunchlänge mit LOLA Resonator
Strahl
StrahlrichtungACC6
BYPASS
UNDULATOR
COLLIMATOR
ACC7 SEED
Strahl
Undulator
StrahlrichtungACC6
BYPASS
UNDULATOR
COLLIMATOR
ACC7 SEED
Strahl
Strahl
FEL Undulator
StrahlrichtungACC6
BYPASS
UNDULATOR
COLLIMATOR
ACC7 SEED FEL
Strahl
Strahl
FEL
FEL Kammer
DipolsynchrotronstrahlungskammerSpiegelkammer (Dubna)
“Octopus”Detektor Unit F1
e- und FEL
e-
FEL
Photonenstrahldiagnose
Experimentierhalle
Photonenstrahl
Photonenstrahl
Strahlinbetriebnahme
ACC1: HP Konditionierung des Resonators 7
ACC2,3: Wiederinbetriebnahme
ACC4,5: Wiederinbetriebnahme + Kryoverlustmessung
Klystron 3:
Klystron 5:
Klystron 4:ACC5:
• Dunkelstrommessung• HP Konditionierung des Resonators
6• Dunkelstrommessung• Messung der dynamischen Last 40
K
Supraleitende HF Aktivitäten
Injektor:• Wiederinbetriebnahme der Strahldiagnosen• Messung der Emittanz und der Twiss-Parameter
Optikanpassung• Optimierung der Gun mit Hilfe Emittanzmessungen
(Fortsetzung)• ‘Velocity Bunching’ Studien (Fortsetzung)
ACC1RF-GUNBC2
Strahlrichtung
Linac und Bypass:
• Einstellung der Gradienten und der Phasen von individuellen Resonatoren
• Inbetriebnahme der Strahldiagnosen• Strahlinbetriebnahme der Bunchkompressoren
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
StrahlrichtungACC6
BYPASSDUMP
ACC7
Undulatorstrecke:• Einstellung der Kollimatoren• Messung der Emittanz und der Twiss-
Parameter Optikanpassung • ‘Beam-based Alignment’ in der
Undulatorsektion• Inbetriebnahme der Photondiagnosen mit
Hilfe der Undulatorstrahlung (spontan)
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
StrahlrichtungACC6 UNDULATOR
DUMP
COLLIMATOR
ACC7 SEED
FEL-Inbetriebnahme
Raumladungs-effekte
Undulator-länge zur Sättigung des FELs
Elektronenstrahlenergie
Photonenwellenlänge
30 nm
445 MeV
Elektronenstrahlenergie bei Inbetriebnahme
ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3
ACC6
BYPASS
UNDULATORDUMP
COLLIMATOR
ACC7 SEED
Strahlrichtung
~5 MeV 130 MeV 380 MeV
445 MeV 30 nm
OFF
Entscheidung vom 11.12.02
• Linearoptik Poster in der LINAC-Konferenz• ‘s2e’ Simulationen TESLA-FEL-Note-2004-06
Elektronenstrahlenergie bei Inbetriebnahme
Strategie der Strahlkompression• hoch Peakstrom am Kopf des Bunches (wie bei TTF1)
• bei TTF1 erprobt• fast unvermeidlich
(ohne der 3. harmonisches Resonator)
Pro:
time/longitudinal position
(Simulation)Kompression bei TTF1
head
tail
tail
tailhead
head
head
tail
tailhead
0.5%
2%
Strategie der Strahlkompression• hoch Peakstrom am Kopf des Bunches (wie bei TTF1)
• bei TTF1 erprobt• fast unvermeidlich
(ohne der 3. harmonisches Resonator)
• o.k. für 6 nm
Pro:• dies meisten Diagnosen
können keine Strukturen auflösen
Optimierung nur mit FEL-Strahlung möglich
Aufwendige Optimierung FEL-Reproduzierbarkeit
begrenzt
Contra:
Strahlinbetriebnahme - Zusammenfassung
1. Strahl (Bypass)
• Wiederinbetriebnahme des Injektors• Einstellung der Resonatorphasen im ACC2-5• Einstellung der Bunchkompression• Einstellung der Optik und der Bahn• Inbetriebnahme der Strahldiagnosen
FEL 30 nm 1 Bunch
• Einstellung der Kollimatoren• Messung der Emittanz und Optikanpassung• ‘Beam-based alignment’ im Undulator• Inbetriebnahme der Photondiagnosen
Sättigung + 6-100 nm
• Inbetriebnahme der FEL-Diagnosen• FEL Studien, usw. • Herstellung der Maschinereproduzierbarkeit
3 Wochen
10 Wochen
8 Wochen
erste Strahl FEL Sättigung(im Undulator)
Sep. 2004
Okt. Dez. Feb. 2005
3 Monaten 2 Monaten
Aug.1999 Feb.2000 Sep.2001
7 Monaten 19 MonatenTTF1
TTF2/VUV-FEL
Vom erstem Strahl bis zur FEL-Sättigung
Nachdem ersten FEL:• 8 Wochen für die Inbetriebnahme
der Photonenstrahldiagnosen (4 Wochen) und für FEL-Studien (4 Wochen)
• 9 Wochen für Nutzerexperimente
gut Zusammenarbeit HASYLAB – TTF Operation
Und danach?• FEL-Sättigung• FEL bei der kleinsten
Photonenwellenlänge• Betrieb mit langem Bunchzug
Herzlichen [email protected]