Design of a slow extraction system at booster synchrotron for MUSES

Abstract

In Booster Synchrotron Ring (BSR) for MUSES (Multi Use Experimental Storage rings) project, the accelerated ion and electron beams will be fast extracted, and subsequently injected into Double Storage Rings (DSR). As an alternative mode of operation, the ion beam will be slowly extracted for the experiments. The slow extraction procedure for the ion beam at the BSR is presented. In the slow extraction process, the sextupole magnets as a resonance exciter are excited firstly. Secondly, the horizontal tune is changed from the operating value of 6.691 to a certain value near the third order resonance (20/3) by controlling the excitation currents of the quadrupole magnets. Beams which have deviated more than 25 mm inside from the central orbit at the entrance of the Electrostatic Septum (ES) are defected inward as large as 3 mrad by the static high voltage of ES. Three unstable fixed points are obtained from the Hamiltonian expression. The orbit was tracked with computer by changing Psi as a parameter. The number of extracted particles was calculated based on the consideration of the area of triangular separatrix. A slow extraction of ion beam was found to be able to be carried out using the third order resonance.

MUSES(多目的実験用リング)プロジェクトのブースタシンクロトロンリング(BSR)では、加速されたイオンおよび電子ビームは速く抽出され、次いで2重ストレージリング(DSR)へ入射される。別の動作モードとして、イオンビームはこの実験のために遅く抽出される予定である。BSRにおけるイオンビームの遅い抽出手法を示した。遅い抽出過程では、まず共鳴励起装置として六重極磁石が励起される。第2に四重極磁石の励起電流の制御によって、水平同調を作業値の6.691から3次の共鳴(20/3)に近いある値へ変える。静電セプタム(ES)の入口での中心軌道から内側へ25mm以上はずれたビームはESの静的高電圧によって3mradほど内側へ偏向される。Hamiltonian表示式から3つの不安定な固定点が得られた。パラメータとしてΨを変えて計算機により軌道を追跡した。3角セパラトリックスの面積を考慮して抽出粒子の数を計算した。イオンビームの遅い抽出は3次の共鳴を用いて達成可能であることが分かった。