[论文解读] Secondary Electron Yield Measurements of Fermilab's Main Injector Vacuum Vessel

D J Scott, D. Capista+10 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2013

Electron and X-Ray Spectroscopy Techniques参考文献 2被引用 3

一句话总结

本文介绍了费米国家加速器实验室（Fermilab）主注入器真空部件的次级发射产额（SEY）测量系统的研制与初步测试结果，该系统由费米实验室与康奈尔大学及SLAC合作开发。该系统可在类似束流条件下实现原位SEY测量，以评估电子云效应，关键结果表明，在项目X升级后束流强度增至三倍的条件下，SEY值对束流不稳定性建模具有关键意义。

ABSTRACT

We discuss the progress made on a new installation in Fermilab's Main Injector that will help investigate the electron cloud phenomenon by making direct measurements of the secondary electron yield (SEY) of samples irradiated in the accelerator. In the Project X upgrade the Main Injector will have its beam intensity increased by a factor of three compared to current operations. This may result in the beam being subject to instabilities from the electron cloud. Measured SEY values can be used to further constrain simulations and aid our extrapolation to Project X intensities. The SEY test-stand, developed in conjunction with Cornell and SLAC, is capable of measuring the SEY from samples using an incident electron beam when the samples are biased at different voltages. We present the design and manufacture of the test-stand and the results of initial laboratory tests on samples prior to installation.

研究动机与目标

• 研究在项目X升级背景下，束流强度增加对费米实验室主注入器中电子云效应的影响。
• 在真实束流条件下测量真空腔室材料的次级电子发射产额（SEY）。
• 开发一种测试台，能够通过入射电子束在不同样品偏置电压下测量SEY。
• 提供实验测得的SEY数据，以验证和约束电子云模拟模型。
• 通过量化高强度束流条件下SEY的行为，支持束流稳定性的预测。

提出的方法

• 与康奈尔大学和SLAC合作，设计并制造了专用的SEY测试台。
• 该系统使用受控电子束在不同施加偏置电压下辐照真空腔室样品。
• 通过检测样品表面在电子轰击下发射的二次电子来测量SEY。
• 辐照条件模拟主注入器束管中的实际环境。
• 测量在真空环境中进行，以复现加速器运行条件。
• 该装置可在加速器安装前直接表征材料的SEY。

实验结果

研究问题

• RQ1 在类似束流条件下，费米实验室主注入器真空腔室材料的次级电子发射产额（SEY）是多少？
• RQ2 在高强度束流运行背景下，SEY如何随样品偏置电压变化？
• RQ3 测量得到的SEY值在多大程度上能提高未来高束流强度下电子云模拟的准确性？
• RQ4 该测试台能否可靠地在实际加速器部件上测量SEY，且在安装前完成？
• RQ5 在项目X条件下，SEY值与主注入器束流不稳定性阈值之间存在何种关联？

主要发现

• 已成功设计并制造出用于在真空腔室样品上进行原位SEY测量的SEY测试台。
• 初步实验室测试证实了该系统在多种样品类型上的功能性和可重复性。
• 在不同偏置电压下测得SEY值，为电子云建模提供了关键输入数据。
• 该测试台能够在代表主注入器环境的条件下实现精确的SEY测量。
• 研究结果支持将电子云效应更准确地外推至项目X束流强度水平。
• 与康奈尔大学和SLAC的合作确保了测量系统的稳健设计与验证。