NSC KIPT positron source. Pre-project research

Abstract

We present the results of theoretical and numerical studies on the source of slow positrons for NSC KIPT. The positrons are intended to generate with the electrons of 9, 40 or 90 MeV available at the KIPT electron linacs. The yield of positrons from the conversion target is estimated as well as their spatial-angular characteristics. Optimal parameters of the conversion target for each energy of electrons are estimated. Preliminary design of the positron beam formation system is also presented. Qualitative analytical dependencies of the positron beam parameters at the system exit upon the amplitude and the decrease factor of the magnetic field in the Adiabatic Matching Device (AMD) solenoid have been established. These dependencies have been used for system optimization. Numerical simulations allow to optimize the parameters of AMD for solenoid available in the laboratory. Possible application of the subharmonic RF cavity for reduction of the energy of positrons has also been estimated and validated by the simulations. As it has been shown, this cavity can substantially decrease the positron energy and thus facilitate operation of the moderator.

Представлено результати проведених нами теоретичних і чисельних досліджень джерела позитронів, яке проектується в ННЦ ХФТІ. Позитрони передбачено отримувати конвертацією пучка релятивістських електронів з енергією 9, 40 або 90 МеВ. Зроблено оцінки виходу позитронів, їх спектрів, а також просторовокутових характеристик. Визначено оптимальні параметри конверсійної мішені для кожної енергії електронів. Проведено попередній розрахунок системи формування позитронного пучка. Методом чисельного моделювання оптимізовано параметри адіабатичної системи (Adiabatic Matching Device AMD). Досліджено можливість зміни енергетичного спектра позитронів за допомогою НВЧ-резонатора, налаштованого на субгармоніку частоти проходження електронних згустків. Показано, що використання такого пристрою дозволяє істотно збільшити число позитронів з малою енергією. Це дозволяє підвищити ефективність процесу модерації позитронного пучка та збільшити вихід повільних моноенергетичних позитронів.

Представлены результаты проведенных нами теоретических и численных исследований источника позитронов, который проектируется в ННЦ ХФТИ. Позитроны предполагается получать конвертированием пучка релятивистских электронов с энергией 9, 40 или 90 МэВ. Произведены оценки выхода позитронов, их спектров, а также пространственно-угловых характеристик. Определены оптимальные параметры конверсионной мишени для каждой энергии электронов. Проведен предварительный расчет системы формирования позитронного пучка. Методом численного моделирования оптимизированы параметры адиабатической системы (Adiabatic Matching Device AMD). Исследована возможность изменения энергетического спектра позитронов с помощью СВЧ-резонатора, настроенного на субгармонику частоты прохождения электронных сгустков. Показано, что использование такого устройства позволяет существенно увеличить число позитронов с малой энергией. Это позволяет повысить эффективность процесса модерации позитронного пучка и увеличить выход медленных моноэнергетичных позитронов.