Simulation study of ion beam bunching with electron cooler at double storage ring of MUSES

Abstract

The simulation of ion-beam bunching with an electron cooler planned in the Double Storage Ring (DSR) of MUSES (Multiuse Experimental Storage Rings) was studied. Bunched ion beams are formed to obtain a high luminosity by controlling the momentum spread with an RF (Radio Frequency) system, while the beams are cooled by an electron cooler. The longitudinal and transverse space charge forces are dominant over the inductive or resistive force induced through the coupling impedance between beams and vacuum chamber in the region of DSR energy below 1.5 GeV/u. Both the space-charge forces become large with the bunch shortening. In the simulation of the beam bunching, the following forces were taken into account as the forces acting on ions; the RF force, electron cooling forces, the forces coming from ring lattice, the longitudinal space charge force, the monopole and dipole components of the transverse space charge force. As an example, the simulated results were shown for a U-238(92+) ion beam with 150 MeV/u.

MUSES(多目的実験用ストレージリング)の2重ストレージリング(DSR)で計画された電子冷却器使用のイオンビームバンチングのシミュレーションを行った。バンチされたイオンビームはRF(高周波)系での運動量幅の制御によって高ルミノシティを得るために形成され、ビームは電子冷却器によって冷却される。縦方向および横方向空間電荷力は1.5GeV/u以下のDSRエネルギー領域においてビームと真空箱の間の結合インピーダンスによって誘起された誘導力あるいは抵抗力で支配される。これらの空間電荷力はバンチの短縮と共に大きくなる。このビームバンチングのシミュレーションでは、次の力をイオンに働く力として考慮した。RF力、電子冷却力、リングラティスからの力、縦方向空間電荷力、横方向空間電荷力の単極子および双極子成分。1例として、150MeV/uのU-238(92+)イオンビームに関するシミュレーションの結果を示した。