MEBT

Sección del acelerador que va entre el RFQ y el DTL

ESS Bilbao es responsable de la fabricación y diseño del ESS MEBT como contribución en especie. En la sección de Transporte de Haz a Media Energía (MEBT) se realizan funciones de diagnóstico del haz y se optimizan para la aceleración en el Drift Tube Linac (DTL).

courtesy of ESS

El MEBT opera con un haz de protones de 3,6 MeV y con corrientes de 62,5 mA y pulsos nominales de 2.8 ms. El MEBT mide 3,81 m de longitud para la integración de los diversos componentes. Los componentes del MEBT están instalados en sus vasijas específicas de vacío, colocadas sobre las balsas de apoyo.

Se utiliza un conjunto de 11 cuadrupolos para coincidir con las características transversales del haz y tres cavidades de RF Buncher para cumplir con los parámetros longitudinales. El pulso de haz se conforma utilizando un «chopper» rápido de línea con tiempos ascendentes de menos de 10 ns. La caracterización del haz se hace mediante un conjunto completo de diagnósticos: wire scanner, Emittance Meter Unit, Faraday Cup, BPMs, BCMs…).

OBJETIVOS

1.

Hacer coincidir las características del haz que sale del RFQ con la entrada del  DTL tanto transversal, utilizando cuadrupolos, como longitudinalmente cavidades de RF Buncher y adaptando el pulso de neutrones con el chopper rápido.

2.

Caracterización del haz (corriente del haz, forma del pulso, tamaño, emitancia) por medio de un conjunto de diagnósticos completos.

3.

Control de desarrollo e integración en el entorno ESS EPICS.

ALCANCE

ESS Bilbao entregará el MEBT completo para ESS en Lund:
  • Imanes cuadrupolares y sus correspondientes fuentes de alimentación.
  • Cavidades de radiofrecuencia Buncher.
  • Sistema de radiofrecuencia de bajo nivel (LLRF).
  • Amplificadores de RF de alta potencia y su correspondiente distribución para MEBT.
  • Chopper rápido y dispositivo de detención de haz (beam dump).
  • Instrumentación del haz.
  • Sistema de vacío.
  • Sistema de enclavamiento.
  • Soporte mecánico, balsas, tuberías y recipientes.

CAPACIDAD Y DESARROLLO

Simulación y modelado

Los componentes del MEBT conciernen a múltiples campos de la física y de la ingeniería. Análisis electromagnético por medio de Comsol Multiphysics, termomecánico con Ansys, diseño mecánico e integración con CATIA, rastreo de partículas con GPT o dinámica de haces por medio de TraceWin.

Simulación del modelado

Beam dynamics

Termomecánica

Caracterización experimental

Para la caracterización y la aceptación de los componentes del MEBT se efectúan diferentes pruebas mecánicas, de vacío, de movimiento, eléctricas y electrónicas . Para la caracterización del rendimiento electromagnético (BPMs, Buncher, Chopper rápido) se desarrollan pruebas específicas en las que se utiliza equipamiento de ESS-Bilbao.

Cuadrupolo

BMP

Chopper

Diseño y desarrollo de electrónica y control

ESS -Bilbao diseña y desarrolla la electrónica del MEBT, en particular la relacionada con la adquisición de datos y la amplificación. Altium Designer proporciona la capacidad de efectuar simulaciones, esquemas, diseños de PCB y modelos 3D para los componentes electrónicos requeridos por el MEBT.
El control del MEBT está integrado en el entorno ESS EPICS y se desarrollan interfaces gráficas de ingeniería utilizando CSS.

Electrónica

Altium modelado 3D

Control GUI


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