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Investigation of RF signals for the slow extraction at HIT's medical synchrotron

Cortés García, Edgar Cristopher (2022):
Investigation of RF signals for the slow extraction at HIT's medical synchrotron. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.26083/tuprints-00020811,
[Master Thesis]

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Item Type: Master Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Investigation of RF signals for the slow extraction at HIT's medical synchrotron
Language: English
Abstract:

In the present thesis an excitation signal spectrum for the slow extraction is proposed. The spectrum covers two main regions of interest: one that excites particles with low transversal oscillation amplitudes in the beam and one that excites particles with higher amplitude oscillations. The implementation of the signal together with the feedback loop for the control of the amplitude of the excitation improves the median-quality of the extracted particle count (spill) from 92.5% to better than 97.5% for the most rigid carbon-ion beam available. The improvement is more drastic for the proton beam where the quality of the spill can go as poor as 60% and is brought to better than 90% for all extraction energy configurations. The same quality gain is observed for helium- and oxygen-ion beams. The positive effect of the proposed spectrum on the spill quality can be explained from the tune-spread characteristics given by the non-linear dynamics that govern the system. These were mainly studied experimentally through a beam transfer function (BTF) measurement and with particle tracking simulations. Both give an insight into the tune-distribution of the beam under extraction conditions.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

In der vorliegenden Masterarbeit wird ein Anregungsspektrum für die langsame Extraktion vorgeschlagen. Das Spektrum bedeckt zwei auffällige Regionen: die erste Region regt Teilchen im Strahl an, die kleine transversale Oszillationsamplituden aufweisen. Die andere hingegen Teilchen mit größeren Amplituden. Dieses Anregungssignal zusammen mit dem dynamischen Intensitätsregelungsystem verbessern den Medianwert der Qualität der extrahierten Teilchenrate (Spill) von 92.5% auf 97.5% des zur Verfügung stehenden steifsten Kohlenstoffionstrahls. Die Verbesserung ist drastischer für den Protonenstrahl, wo die Spill-Qualität bis auf 60% fallen kann. Mit dem vorgeschlagenen Anregungsspektrum kann die Spill-Qualität immer über 90% gehalten werden. Gleiche Spill-Qualitätsverbesserungen sind für den Heliumion- und Sauerstoffionstrahl zu beobachten. Der positive Einfluss dieses vorgeschlagenen Anregungsspektrums auf die Spill-Qualität lässt sich durch die Eigenschaften der Arbeitspunktverteilung (Tune-Verteilung) und der vorgegebenen nicht-linearen Dynamik im System verstehen. Diese wurden hauptsächlich durch Strahlreaktionsmessungen und Simulationen untersucht. Die Ergebnisse liefern einen Einblick in die Arbeitspunktverteilungseigenschaften unter Extraktionbedingungen.

German
Place of Publication: Darmstadt
Collation: ix, 105 Seiten
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 05 Department of Physics > Institute of Nuclear Physics > Experimentelle Kernphysik > Technische Kernphysik und Beschleunigerphysik
Date Deposited: 07 Mar 2022 13:35
Last Modified: 01 Aug 2022 13:13
DOI: 10.26083/tuprints-00020811
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-208114
Referees: Boine-Frankenheim, Prof. Dr. Oliver ; Feldmeier, Dr. Eike
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/20811
PPN: 492786003
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