Ó³ Ÿ , º 7(205) Ä1540 ˆ ˆŠ ˆ ˆŠ Š ˆ. .. ŠÊ Íμ,.. Ê ±μ,.. ² μ 1. Ñ Ò É ÉÊÉ Ö ÒÌ ² μ, Ê

Transcript

1 Ó³ Ÿ º 7(05) Ä1540 ˆ ˆŠ ˆ ˆŠ Š ˆ œ Š ˆ NICA ˆ ˆˆ ƒ ƒ.. ŠÊ Íμ.. Ê ±μ.. ² μ 1 Ñ Ò É ÉÊÉ Ö ÒÌ ² μ Ê ² Î ² Ö μ É ÉμÎ μ μ ±Êʳ μ ± ³ μí Ê ±μ Ö ÉÖ ²ÒÌ μ μ Ö ²Ö É Ö μ μ Î μé É μ É Ê ±μ É ². μ μé μ ÖÉ Ö Ê²ÓÉ ÉÒ Î ² ÒÌ Î Éμ μé Ó Êα μ μ μ²μé 197 Au 31+ ³μ É Éμ³ ³ ³μ² ±Ê² ³ μ É ÉμÎ μ μ ÊÎ Éμ³ μ Í Î É Í μ μ ÒÌ μ Ì μ É ±Êʳ μ ± ³ Ò Ê É Ê±²μÉ μ. Heavy ions induced pressure rise is one of the machine limits. The calculation results of the gold ion beam 197 Au 31+ losses due to residual gas interaction in view of desorption of adsorbed particles on the Booster Nuclotron vacuum chamber surface are discussed. PACS: 9.0.db; 9.0.dk; 9.7.Eg ˆ μ ±É NICA [1] μ μ μ Î Ê É ± ± μ³ ÊÉμÎ μ μ Ì μé μ ÉÖ- ²ÒÌ μ μ Ö ²ÖÕÉ Ö ±μ ² 10 9 μ μ μ²μé 197 Au 31+ Ê ±μ Ì μé Ô 3 ŒÔ / ʱ²μ μ Ô 578 ŒÔ / ʱ²μ μ É ÉμÎ μ ²Ö Ì μ ² ÊÕÐ μ ± ± ² É μ É μ ± Ê É Ä Ê±²μÉ μ μ μ ÉμÖ Ö μ² μ ÉÓÕ μ²μ μ Ö 197 Au 79+ ÎÉμ ÊÐ É μ μ μ²ö É ÉÓ É μ Ö ± ² Õ μ É ÉμÎ μ μ ʱ²μÉ μ - ʳ ÓÏ Ö μöé μ É Ö ± μ μ (Ê μ²òì Ö ³ É ³ Éμ Éμ²Ó±μ μ ± ² Ö ± Å ±μ³ Í Ö). ³ Ô² ±É μ μ μ μì² Ö Ê É Ô μ μ 65 ŒÔ / ʱ²μ É ± ʳ ÓÏ Õ μ- μ²ó μ μ Ô³ ÉÉ Êα μ ² Î Ò É Ê ³μ ²Ö É Ö Ê É± μ Ï μ Ê ±μ Ö Ê É. ±² Ê ±μ Ö μ μ Ê É μ Éμ É Î ÉÒ Ì Î É (. 1): É Î ±μ μ Ì É μ μ É Ê É Î 00 ² Éμ ³ É μ μ μ²ö Ô ±Í 3 ŒÔ / ʱ²μ ; Ê ±μ Ö μ μ μ 65 ŒÔ / ʱ²μ É Î 04 ; Ô² ±- É μ μ μ μì² Ö μ μ É Î 1 Éμ² ³ É μ μ μ²ö; Ê ±μ Ö μ μ μ Ô 578 ŒÔ / ʱ²μ É Î philippov@jinr.ru

2 1534 ŠÊ Íμ.. Ê ±μ.. ² μ ³³Ò μî μ Í ±² Ê É Å ³μ ÉÓ μé ³ ³ É μ μ μ²ö ( ) μ É Ô μ μ 197 Au 31+ ( ) ±Êʳ Ö É ³ Ê É ²Ö É Ö É : Ìμ²μ Ö ² ±μ ± É ³ - ÉÊ ±μ μ ² Ö É ² Ö ±μ³ É μ É ³ ÉÊ. μ²μ Ö Êαμ Ö ± - ³ μ² É Ö ÊÉ ±Êʳ μ μ μ²öí μ μ μ μ Ñ ³ ±μéμ Ò ³ É ÉÊ μé± Î± : É ²Ó ÊÕ Ò μ±μ ±Êʳ ÊÕ. μ Ð ² Ê É 1096 ³ μ²ó- ÏÊÕ Î ÉÓ ³ É Ìμ²μ Ö Î ÉÓ. ˆ³ ÕÉ Ö É ²ÒÌ Ö³μ² ÒÌ μ³ - Êɱ ± Ò ² μ μ±μ²μ 7 ³: - É Í Ö Å Éμ μ μ³ ÊÉμ± É ³ Ô² ±É μ - μ μ μì² Ö Å Î É ÉÒ μ³ ÊÉμ±. μ Ì μ ÉÓ Ìμ²μ μ Î É Êαμ μ ±Êʳ μ ± ³ Ò ³ É É ³ ÉÊ Ê μ±μ²μ 10 Š É ²μ Å ±μ³ É ÊÕ μ±μ²μ 300 Š. Œ ˆ Œ œ Š Œ Ì ³Ò μé Ó Êα Ê ±μ É ²ÖÌ Ìμ μïμ É Ò μ Ò μ ³ μ Ì μ- É Ì (. []). μ Ò³ μí ³ μé Ó ³ μ μ Ö ÒÌ μ μ ±μ²óí ÒÌ Ê ±μ- É ²ÖÌ μ± Ò ÕÐ ³ ² Ö ±Êʳ Ö ²ÖÕÉ Ö Ö ± Ê ±μ Ö ³ÒÌ μ μ Ионизация ионов пучка остаточным газом Дипольный магнит Адсорбированные частицы Ионизация остаточного газа ионами пучка Десорбция Десорбция от перезарядившегося Десорбция от перезарядившегося иона пучка в процессе q q 1 иона пучка в процессе q q+ 1 (захват электрона) (потеря электрона).. μé Êα Ö ÒÌ Î É Í Ê ±μ Ö ³ÒÌ Ê É []

3 μ É μé Ó Êα μ μ μ²μé Ê É NICA μ Í μ É ÉμÎ μ μ 1535 ³μ² ±Ê² Ì μ É ÉμÎ μ μ μ Í Ö ÔÉ Ì ³μ² ±Ê². μ³ ²ÊÎ Ö Ò μ Ò Êα μé±²μ ÖÕÉ Ö μ²ö³ μ Î ±μ É Ê±ÉÊ Ò Ê ±μ μ Ô μ ³ ²Ò³ Ê ²μ³ μ É ÕÉ É μ± ± ³ Ò Ê ±μ É ²Ö. μ Éμ μ³ ²ÊÎ μ Ò μ É ÉμÎ- μ μ Ê ±μ ÖÕÉ Ö μé Í ²μ³ Êα ³ ²μ Ô (μ±μ²μ 30 Ô ²Ö Ê É ) ÕÉ É ± ±Ê²Ö μ Ì μ Ì μ É. μ μ Ì ²ÊÎ ÖÌ ± ³ Ê μ ÉÊ- É μ²óïμ ±μ² Î É μ ³μ² ±Ê² μ μ ÒÌ μ É μ± ± ³ Ò μ ±μ Ò μí Ö ²Ö É Ö μ³ ÊÕÐ ³ [3]. Š ˆ μé Î É Í Êα μ Ò ÕÉ Ö É ³μ Ê μ²êî ÒÌ μ μ - ʲÓÉ Éμ μéò []: dn q dt V n α t = N q Γαq q 1 +Γ αq q+1 +Γ É αq q+1 Nq t=0 = N q0 ( α = N q Γ αq q 1 +Γ αq q+1 η α + ) Γ É α q q+1 η α /α α α n α S α + Q αa k B T + C n α α z n α n α t=0 = n α0 n α z=0 = n α z=l z = n α z=0 z. z=l (1) Ó N q Å É μ ÉÓ Êα ÖÐ Ö Éμ²Ó±μ μé ³ ; n α Å ±μ Í É Í Ö μ É ÉμÎ μ μ É α ÖÐ Ö μé μ μ²ó μ ±μμ ÉÒ ³ ; V Å μ Ñ ³ Ê ±μ É ²Ö; η α η α/α Å ±μôëë Í ÉÒ μ Í ÖÐ Éμ²Ó±μ μé μ μ²ó- μ ±μμ ÉÒ; A Å ²μÐ Ó μ Ì μ É ± ³ Ò; Q α Å μμé ² É Éμ²Ó±μ μé μ μ²ó μ ±μμ ÉÒ; S α Å ±μ μ ÉÓ μé± Î± É Éμ²Ó±μ μé μ μ²ó- μ ±μμ ÉÒ; k B Å μ ÉμÖ Ö μ²óí³ ; T Å É ³ ÉÊ É Éμ²Ó±μ μé μ μ²ó μ ±μμ ÉÒ; Γ αq q+1 Γ αq q 1 Å μμé É É μ ±μ μ ÉÓ μé μ - μ μ Ô² ±É μ ±μ μ ÉÓ Ì É μ μ μ Ô² ±É μ μ μ³ Êα ³μ É Éμ³ ³ ² ³μ² ±Ê² ³ μ É ÉμÎ μ μ ; Γ É αq q+1 Å ±μ μ ÉÓ μé μ μ μ Ô² ±- É μ Éμ³μ³ ² ³μ² ±Ê²μ μ É ÉμÎ μ μ ³μ É μ μ³ Êα ; C α Å μ μ ³μ ÉÓ ±Êʳ μ ± ³ Ò É μé μ μ²ó μ ±μμ ÉÒ; L Å ³ É Ê É. ±μ μ ÉÓ Ö ± μ Õ ² Î Å ±μ μ É μ Î Ö μí Ö ± ( ÖÉÒ μéò [4]) ±μ Í É Í μ É ÉμÎ μ μ. ɳ É ³ Ó ÎÉμ μ³ Ê É ³Ò (1) ±μ μ É μí μ Ö ± μ² Ò ÒÉÓ Ê Ò μ ³ É Ê ±μ²óí Ê É. É ³ (1) μ μ² Î Ö³ : É μ É Î ²Ó Ò ³μ³ É ³ Å N q0 ; ² Ö³ ±μ Í É Í μ É ÉμÎ μ μ μ ±μ²óíê Ê É Î ²Ó Ò ³μ³ É ³ Å n α0 ; μ Î ± ³ Î Ò³ Ê ²μ Ö³ ²Ö ±μ Í É Í μ É - ÉμÎ μ μ μ μ μ μ.

4 1536 ŠÊ Íμ.. Ê ±μ.. ² μ.. œ ˆ Š ˆ ƒ ƒ ± Î É ² Ö ±μ Í É Í μ É ÉμÎ μ μ μ ±μ²óíê Ê É - Î ²Ó Ò ³μ³ É ³ ²μ Ó Ï Î (): C α d n α dz n αs α + Q αa k B T =0 n α z=0 = n α z=l dn α dz = dn α z=0 dz. () z=l Ê ³ ± ÉÓ Ï É ³Ò () μ²μ ³ É Ê É Î ²μ μé Î É μ- É Î ²μ³ μ μ É ²μ μ Ö³μ² μ μ μ³ Êɱ ( μ ÒÌ ÒÏ [1]). ² ³ Ï É ³Ò () ÊÌ ÒÌ μ Ìμ Ì: 1) ²Ó Ò³ μ²μ ³ μ μ Ê É ( μ Å ÉμÎ Î Ò ±μ μ É μé± Î± μ μ Å Ò μ²μ μ μ Å Í É ± μ μ μ³ Êɱ ³ Ê Ô² ³ É ³ ³ É μ É Ê±ÉÊ Ò Ê É ); ) Ê μ μé± Î±μ É ²ÒÌ Ìμ²μ ÒÌ Î ÉÖÌ Ê É. μ³ ²ÊÎ ²Ó Ò³ μ²μ ³ μ μ μ ² ÉÓ ³μ ² μ Ö - Î Ê É ³ ÉÓ 46 ÊΠɱμ : 44 Í Ì ³ Ê ÊΠɱ ³ Ìμ ÖÉ Ö μ Ò μ Í É Ìμ É ²μ / Ìμ²μ ÊÌ Í Ì É Ö μ Î μ ÉÓ - Ï Ö. É ³ Ê () ³ É d n αi dz ω αin αi + λ αi =0 i = (3) ɳ É ³ ÎÉμ É ²μ Î É É ³ (3) ²Ö ±μ Í É Í μé ÊÉ É Ê É Éμ μ β μ ʲÕ. Ï É ³Ò (3) Ò ²Ö É É ±: λ αi (z z i 1 ) + A αi (z z i 1 )+B αi z i 1 z<z i i = 1 n α0 = λ αi + A αi e ωαi(z zi 1) + B αi e ωαi(z zi 1) z i 1 z<z i i = ω αi (4) Ó z i Å ±μμ ÉÒ Í ÊΠɱμ ; z 0 z 46 Å Î ²μ ±μ Í μ ² É ³μ ² μ- Ö; Ò Ö ²Ö ω αi λ αi Ò (5): ω αi = S αìμ² λ αi = Q αia S αi Ω αi = ; (5) C αi k B T αi C αi C αi A αi B αi Å ±μ É ÉÒ μ ²ÖÕÐ Ö Ê ²μ Ö³ Ï ± Í Ì μ ² É ³μ ² μ Ö Ò (6). Ö Ê (6) É Ê ²μ Ï ± É ²μ Î É Éμ Ö Å Í É ²μ / Ìμ²μ É ÉÓÖ Å Ìμ²μ μ Î É Î É É Ö É Ê ²μ

5 μ É μé Ó Êα μ μ μ²μé Ê É NICA μ Í μ É ÉμÎ μ μ 1537 μ Î μ É Ï Ö (3): n z=z1 z αé ²1 0 = n αé ² z=0 Ω α1 n αé ²1 z=z1 z 0 = n αé ² z=0 n αé ²1 z=z1 z 0 n αé ² z=z z 1 = n αìμ²3 z=0 n αé ² z=z z = n 1 αìμ²3 z=0 n αìμ²i z=zi z i 1 = n αìμ²i+1 z=0 Ω αi n αìμ²i z=zi z i 1 = n αìμ²i+1 z=0 n αìμ²i z=zi z i 1 (6) n αìμ²46 z=z46 z 45 = n αé ²1 z=0 n αìμ²46 z=z46 z = n 45 αé ²1 z=0 i = ² Î Ω αi μ ² (5). É ³ (3) ³ É ³ Ö ²ÖÕÉ Ö S αìμ² S αi (5) Å ±μ μ ÉÓ μé± Î± ± μ μ μ Ì μ É ±μ μ ÉÓ μ μμé É É μ. μ Éμ μ³ ²ÊÎ Ê μ μé± Î±μ Ê ³ ± ÉÓ Ï É ³Ò () μé- ²Ó μ É ²μ / Ìμ²μ μ Î ÉÖÌ: d n αé ² dz ωαé ²n αé ² + λ αé ² =0 n αé ² z=0 = n αìμ² z=lìμ² d n αìμ² dz ωαìμ²n αìμ² + λ αìμ² =0 n αìμ² z=0 = n αé ² z=lé ². Ó Ò Ö ²Ö ω αé ²/Ìμ² λ αé ²/Ìμ² Ò (8) L É ²/Ìμ² Å ² Ò É - ²μ / Ìμ²μ μ Î É Ê É ÖÉÒ μμé É É μ ³. Ï - É ³Ò (7) ³ É N αé ² 0 z<l É ² D αé ² n α0 = (8) N αìμ² L É ² z<l. D αìμ² Ó Ò Ö ²Ö N αé ²/Ìμ² D αé ²/Ìμ² Ò (10). ² Î Ò C αé ²/Ìμ² Q αé ²/Ìμ² s αé ²/Ìμ² T É ²/Ìμ² μ ²ÖÕÉ μ μ ³μ ÉÓ μμé ² ±μ μ ÉÓ μé- ± α É ³ ÉÊ Ê μμé É É μ É ²μ / Ìμ²μ μ Î ÉÖÌ Ê É (. 3) Ö - ²ÖÕÉ Ö ³ É ³ Ï É ³Ò (7). Ö Ó ³ É μ ² μé± Î± É - ²μ³ / Ìμ²μ μ³ ÊΠɱ Ì Ê μ ³μ ² ³ É ³ ² μé± Î± ³μ ² ²Ó μ É μ ±μ μ μ ³ É s αé ² = S α L É ² s αìμ² = S αìμ² + 46 S αi i=4 (7) L Ìμ². (9)

6 1538 ŠÊ Íμ.. Ê ±μ.. ² μ... 3 (Í É μ Ô² ±É μ μ ). ) ³ ÉÊ μμé ². ) ±μ μ ÉÓ μé± Î± ±μ Í É Í Ö: ± Ö (² Ö 1) Å ²Ó Ò³ μ²μ ³ μ μ (4) ÖÖ (² Ö )Å Ê μ μé± Î±μ (8). ÌÊ μ± ³ É Ö É Ê±ÉÊ Ê É É ² - Ò³ μ ³. 3 ³ Ï (4) (8) Ö μ ³ Ö Ó (9) - ³ É μ Î (3) (7): N αé ² = λ αìμ² ωαé ² cosh ω αé ² (z L É ² ) sech ω αé ²L É ² + + λ αé ² ω αìμ² ω αìμ² (1 cosh ω αé ² z)+ ( + λ αé ² ω αìμ² ω αìμ² sinh ω αé ² z + ω αé ² coth ω ) αìμ²l Ìμ² tanh ω αé ²L É ² ( D αé ² = ω αìμ² ω αé ² N αìμ² = λ αé ² ω αìμ² cosh ω αìμ² (z L Ìμ² ) ω αìμ² +coth ω αìμ²l Ìμ² ω αé ² tanh ω αé ²L É ² + λ αìμ² ω αé ² ω αìμ² cosh ω αé ²L É ² λ αìμ² ω αé ² sinh ω αìμ²z D αìμ² = ω 3 αìμ²ω αé ² cosh ω αé ²L É ² + ω αìμ²ω αé ² cosh ω αìμ²l Ìμ² ) sinh ω αé ²L É ² + (10) sinh ω αìμ²l Ìμ² sinh ω αìμ² (z L αìμ² ) sinh ω αìμ²l Ìμ² + sinh ω αé ²L É ² ; sinh ω αé ²L É ²

7 μ É μé Ó Êα μ μ μ²μé Ê É NICA μ Í μ É ÉμÎ μ μ 1539 ω αé ²/Ìμ² = sαé ²/Ìμ² C αé ²/Ìμ² λ αé ²/Ìμ² = Q αé ²/Ìμ² A k B T É ²/Ìμ² C αé ²/Ìμ². œ ʲÓÉ ÉÒ Ï Ö É Í μ μ Î ÊÎ±μ³ (1) ²Ö ³ É μ μ Í ±² Ê- É ( ³.. 1) Î ²Ó Ò³ É Í μ Ò³ ² ³ Ëμ ³ (8) ³ É ³ ±μ μ É Ê μ μé± Î± μμé ² Ö ±μôëë Í Éμ μ Í (É ² Í ) Ò. 4. ƒ μ Ò μ É Ò² Ò H CH 4 COCO ; Î ²Ó Ö É μ ÉÓ Êα μ μ μ²μé 197 Au 31+ Å ³ É Ò ±μ μ É Ê μ μé± Î± μμé ² Ö ±μôëë Í Éμ μ Í ( - Ò μ ±μôëë Í É Ì μ Í ÖÉÒ μéò [5]) ³ É H CH 4 CO CO s É ² ²/ /³ s Ìμ² ²/ /³ Q É ² 10 1 ³ ² ³ Q Ìμ² 10 1 ³ ² ³ η É ²( 197 Au 31+ ) η Ìμ²( 197 Au 31+ ) η É ² (H + ) η É ² (CH + 4 ) η É ² (CO + ) η É ² (CO + ) η Ìμ² (H + ) η Ìμ² (CH + 4 ) η Ìμ² (CO + ) η Ìμ² (CO + ) ³μ ÉÓ μé Ó Êα μ μ μ²μé 197 Au 31+ μé ³ ( ) μ² Ö ±μ Í É Í Ö μ É ÉμÎ μ μ ( ) μé μ É ²ÖÕÉ μ±μ²μ Ä3 % ² ±Êʳ μ ± ³ μ±μ²μ 001 μ

8 1540 ŠÊ Íμ.. Ê ±μ.. ² μ.. ɳ É ³ ÎÉμ ʲÓÉ É ³μ ² μ Ö μ Ò μ É É ²μ Î É Ê É μ É ² μ±μ²μ 90 % H ʳ³ μ 10 % Å CH 4 CO CO ; Ìμ²μ μ Î É Å μ±μ²μ 100 % H. É ² ³ É ³ É Î ± Ö ³μ ²Ó ²Ö Î É μé Ó Êα μ μ μ²μé 197 Au 31+ ³μ É Éμ³ ³ ³μ² ±Ê² ³ μ É ÉμÎ μ μ ÊÎ Éμ³ μ Í Î É Í μ μ ÒÌ μ Ì μ É ±Êʳ μ ± ³ Ò Ê É Ê±²μÉ μ. Ò ² É Î ± Ï Ö É Í μ μ Î Êα ²Ö ±μ Í É Í μ É ÉμÎ μ μ ±Êʳ μ ± ³ Ê É Ê±²μÉ μ ÊÎ ÉÒ ÕÐ Ò μ - μ²μ μ μ É ± Ï ²Ö Ê μ μ ±μ²óíê μé± Î±. ³ Ï Ö É Í μ μ Î Êα Ê μ μé± Î±μ μ± - μ ÎÉμ μ ² μ ³Ö ² ±μ Í É Í μ É ÉμÎ μ μ Ìμ É ± É Í μ μ³ê μ ÉμÖ Õ. μ± μ ÎÉμ ² Î Ì ±μ μ É Ê μ μé± Î± μμé ² Ö ±μôë- Ë Í Éμ μ Í É ²μ / Ìμ²μ μ Î ÉÖÌ Ê É Ê±²μÉ μ ² ± Ì ± μ - ³Ò³ [1] μé Êα μ μ μ²μé 197 Au 31+ μ É ²ÖÕÉ ² Î Ê μ±μ²μ 3 % ÎÉμ μμé É É Ê É ³Ê μ ±μ²óíê Ê ±μ É ²Ö ² Õ μ É ÉμÎ μ μ μ±μ²μ 001 μ. ˆ Š ˆ 1. Ì Î ± μ ±É Ê ±μ É ²Ó μ μ ±μ³ ² ± NICA. Ê OmetC.etal.// New J. Phys V. 8. P Mahner E. Technical Design of the LEIR Vacuum System. LHC-VAC/EM Vacuum Technical Note ³ ˆ.. μ² É Ì ˆ.. ²Ó±μ.. // Ò Ä1. 5. Rossi A. Hilleret N. // LHC Project Report V. 674.