APFRFQ – a simulation environment for the development of high-current linear ion accelerators with RF focusing

Abstract

Presented is an interactive environment, APFRFQ, for calculating linear accelerators based on rf field focusing of different types, namely, alternating phase focusing (APF), rf quadrupole focusing (RFQ) and a combination of previous two methods (APF&RFQ). The APFRFQ environment is capable of performing the following tasks in the interactive mode: setting the parameters of the accelerating gaps, calculating the accelerating-focusing channels of linear accelerators taking into account the real geometry of the electrodes, performing numerical simulation of particle dynamics in the calculated channels with the space charge forces taking into account, matching the input parameters of the beam with the given six-dimensional phase distribution and the accelerating structure.

Представлено APFRFQ – середовище чисельного моделювання для розробки великострумових лінійних прискорювачів з фокусуванням ВЧ-полем: змінно-фазовим фокусуванням (APF), ВЧ-квадрупольним фокусуванням (RFQ) та комбінацією згаданих фокусувань (APF&RFQ). Інтегроване середовище APFRFQ дозволяє в інтерактивному режимі вирішувати наступні задачі: задавати параметри прискорювальних зазорів, розраховувати прискорювально-фокусувальні канали лінійного прискорювача з урахуванням реальної геометрії електродів, проводити числове моделювання динаміки частинок у каналах, що були розраховані, з урахуванням сил об’ємного заряду, узгоджувати вхідні параметри пучка із заданим шестивимірним фазовим розподілом та прискорювальною структурою.

Представлена APFRFQ – среда численного моделирования для разработки сильноточных линейных ускорителей с фокусировкой ВЧ-полем: переменно-фазовой фокусировкой (APF), ВЧ-квадрупольной фокусировкой (RFQ) и их комбинацией (APF&RFQ). Интегрированная среда APFRFQ позволяет в диалоговом ре-жиме выполнять следующие задачи: задавать параметры ускоряющих зазоров, рассчитывать ускоряюще-фокусирующие каналы линейных ускорителей с учетом реальной геометрии электродов, проводить численное моделирование динамики частиц в рассчитанных каналах с учетом сил объемного заряда, осуществлять согласование входных параметров пучка с заданным шестимерным фазовым распределением и ускоряющей структурой.