nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2023-18-4-54-61nguphys-290Research ArticleФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, УСКОРИТЕЛЕЙ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫHIGH-ENERGY AND ACCELERATOR PHYSICS, PHYSICS OF HIGH-TEMPERATURE PLASMAШирокоапертурный цилиндр Фарадея для высокоинтенсивного линейного ускорителя протонов проекта DARIAWide-aperture Faraday Cup for the High-Intensity Linear Proton Accelerator of the Project DARIAhttps://orcid.org/0000-0002-0353-912XГавриловС. А.GavrilovS. A.

Сергей Александрович Гаврилов, кандидат физико-математических наук

Sergei A. Gavrilov, Ph.D. in Physics and Mathematics

s.gavrilov@inr.ruКалининЮ. Ж.KalininYu. G.

Юрий Жоржевич Калинин, кандидат технических наук

Yuri G. Kalinin, Ph.D. in Technical Sciences

kalinin@inr.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9005-3450ТитовА. И.TitovA. I.

Александр Иванович Титов, младший научный сотрудник

Alexander I. Titov, Junior Scientific Researcher

alexander.i.titov@yandex.ruИнститут ядерных исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институтРоссияInstitute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and TechnologyRussian FederationИнститут ядерных исследований Российской академии наукРоссияInstitute for Nuclear Research of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2023120420241845461Copyright © Гаврилов С.А., Калинин Ю.Ж., Титов А.И., 20242024Гаврилов С.А., Калинин Ю.Ж., Титов А.И.Gavrilov S.A., Kalinin Y.G., Titov A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/290

Одной из основных проблем для диагностики пучка в проектируемом линейном ускорителе протонов для компактного источника нейтронов DARIA является значительная импульсная и средняя мощность пучка в совокупности с относительно низкой энергией, что существенно ограничивает выбор возможных диагностических приборов и методов. Для базовых измерений тока пучка и проведения настроечных процедур в низкоэнергетической части ускорителя был разработан широкоапертурный водоохлаждаемый цилиндр Фарадея. В данной работе представлены конструктивные особенности, оценки тепловых нагрузок в типичных рабочих режимах и экспериментальные результаты испытаний цилиндра на высокоинтенсивном пучке протонов, а также описаны особенности проектирования подобных устройств с учетом влияния пространственного заряда пучка на результаты измерений.

One of the main problems for beam diagnostics in the projected linear proton accelerator for the DARIA compact neutron source is the high pulse and average beam power combined with a relatively low energy, that significantly limits the choice of possible diagnostic instruments and methods. For basic beam current measurements and tuning procedures in the low-energy part of the accelerator, a wide-aperture water-cooled Faraday cup was developed. This paper presents design features, estimations of thermal loads during typical operation and experimental results of the cup tests at a high-intensity proton beam, also the design features of such devices are described, considering the influence of the beam space charge on the measurement results.

линейный ускоритель протоновдиагностика пучкацилиндр Фарадеяlinear proton acceleratorbeam instrumentation and diagnosticsFaraday cupРабота поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках работ по договору № 075-15-2021-1358 от 12 октября 2021 г.The work carried out by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under Contract No. 075-15-2021-1358 dated October 12, 2021.ReferencesKropachev G. et al. The proton linac for compact neutron source DARIA. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2019, vol. 13, no. 6, pp. 1126–1131. DOI: 10.1134/S1027451019060399Kropachev G. et al. The proton linac for compact neutron source DARIA. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2019, vol. 13, no. 6, pp. 1126–1131. DOI: 10.1134/S1027451019060399Belov A. et al. A secondary ion energy analyzer for measuring the degree of compensation of the ion beam space charge. Instruments and Experimental Techniques, 2019, no. 62, pp. 609–614. DOI: 10.1134/S002044121905004XBelov A. et al. A secondary ion energy analyzer for measuring the degree of compensation of the ion beam space charge. Instruments and Experimental Techniques, 2019, no. 62, pp. 609–614. DOI: 10.1134/S002044121905004X

The authors declare that there are no conflicts of interest present.