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Erhard Huttel ISS/ANKA1 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA Aufbau und Betrieb
ANKA-SetupANKA-OperationFuture-ProjectsRadiation-Shielding
Erhard Huttel ISS/ANKA2 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA-History
1996: Project ApprovedSynchrotronlichtquelle fürMikrofertigung und Analytik
1997-2000: Built up (D.Einfeld, H.Moser)
2000: Beam Stored (D.Einfeld)
2002: Foundation ISS, 1st User-Meeting (M.Hagelstein)
2004: T.Baumbach Head of Institute Nationale Synchrotronlichtquellemittelhart + IR /T Hz
Erhard Huttel ISS/ANKA3 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA-AcceleratorsStorageringEnergy: 2.5 GeVCircumference: 110.4 mEmittance: 50 nmrad2.5 GeV Storagering
Electricity:RF: 400 ( 0) kWMagnets + …: 600 (150) kWCooling: 800 (500) kW
MicrotronEnergy: 50 MeVCurrent: 5 mA
Booster:Energy: 500 MeVCurrent: 4mACircumference: 26.4 mEmittance: 150 nmrad
Erhard Huttel ISS/ANKA4 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA-Injector
Mikrotron
Erhard Huttel ISS/ANKA5 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA-Storagering
2 x 8 Dipoles5 x 8 Quadrupoles3 x 8 Sextupoles4 Cavities
Erhard Huttel ISS/ANKA6 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Components
B: 1.5 TRadius: 5.559 m B’: 18 T/m
Bore: 70 mm
B’’: 500 T/m2Bore: 75 mm
SUL: 74 mm 1.2 TWERA: 100 mm 0.4 TSCU14 14 mm 0.3 T
Erhard Huttel ISS/ANKA7 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Beam-Time-Calendar
Daily scheme: 2 injections per day with 1 h Monthly scheme:2 weeks user operation +
1 week machine physics and special user operation +1 week user operation
Yearly scheme: 4 x (10 weeks of operation 2 weeks shut down)
Erhard Huttel ISS/ANKA8 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Operation-Statistics
4500 h per year
250 h at injection450 h at 1.3 GeV3800 h at 2.5 GeV
3300 h for user operation95% availability
Erhard Huttel ISS/ANKA9 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Beamlines In Operation1. Liga I (mask production) bend IMT2. Liga II (form production) bend IMT3. Liga II (deep penetration) bend IMT4. UVCD (circular dichroism) bend IBG4. XAS (X ray absorption) bend5. PDIFF (powder diffraction) bend6. SUL (absorption + diffraction) wiggler (1T)7. TOPO/TOMO Topography bend8. INE (absorption Nuclear waste disposal) bend INE9. FLUO Fluorescence bend10. SCD (single crystal diffraction) bend11. WERA (soft X ray diffraction) bend IMF12. IR II (infrared) bend13. NANO (diffraction) undulator (15 mm)14. MPI (Surface diffraction) bend MPI15. IR I (Infrared) bend
16. CATACT (catalysis, actinide) wiggler (2.5T) ITC/INE17. Image wiggler (3 T)
Beamlines approved and in design
Erhard Huttel ISS/ANKA10 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Future Projects: FLUTEFerninfrarot Linac und Test-Experiment
Linac based THz Source
In cooperation with PSI
RF-Laser_gun 3 nC, 2 psS-Band-Linac 50 MeVChicane compression to 0.2 ps
2012-2017:Test-facility (in old cyclotron experimental hall)2018-…..Pump source for Pump Probe experiments at Swiss FEL
Erhard Huttel ISS/ANKA11 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Roman Ganter, PSI
Erhard Huttel ISS/ANKA12 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Coherent Synchrotron Radiation: A Powerful THz Source
THz: Between Microwave and InfraredBetween Gyratron (GHz) and Synchrotron (eV)
Frequency: 1 THz ~ 1psWave number: 30 1/cmWave length: 333 µmEnergy. 0.4 meV
Long bunches: incoherent
radiation ~ Nbunch
Short bunches:Bunch length ~ wave length:Coherent radiation ~ N2
bunch
Erhard Huttel ISS/ANKA13 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Electron-Losses
Charge: 0.1 A 0.37 µs = 37 nC
Beam-Energy: 2.5 GeV 37 nC = 92 J
Lost time: 10 h
Power: 92 J / 36000 = 0.025 W
Charge: 3 nC
Beam-Energy: 50 MeV 3 nC = 0.15 J
Lost time (10 Hz):0.1 s
Power: 0.15 J / 0.1 s =1.5 W
ANKA-Operation (without injection and dump)
FLUTE-Operation
Erhard Huttel ISS/ANKA14 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Shielding FLUTE
Loss Beam-Dump (3 nC 50 MeV 10 Hz): 1.5 WLoss Linac (0.4 nC 25 MeV 10 Hz): 0.1 W
Dose rate (beam Dump) 0°:
Dose rate (side wall) 90°:
Shielding (cyclotron): 2 m concreteSource to target: 4 mDose rate (unshielded): 62 µSv/hDose rate (shielded): 0.03 µSv/h
Shielding (cyclotron): 2 m concrete + 0.2 m PbAttenuation: 5 10-5 8 10-5
Source to target: 4 mDose rate (unshielded): 1.4 Sv/hDose rate (shielded): 0.005 µSv/h
Erhard Huttel ISS/ANKA15 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Shielding at ANKA
0.8 m concrete
No tunnel
0.15 m Pb
1 mm Pb
Double shielding at Injection
No tunnel,
Synchrotron Radiation penetrating
vacuum chamber (2mm) above 2 GeV
Shielding of vacuum chamber needed!
Erhard Huttel ISS/ANKA16 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA-Radiation-Monitoring
Offline (Thermo Luminescent) and Online (Ionization chamber)
TLM
Injection
Beam-Dump
Erhard Huttel ISS/ANKA17 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
Radiation Dose
Operation: 3.5 µSv/d
No operation: 2.5 µSv/d
Erhard Huttel ISS/ANKA18 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011
ANKA: Nationale Synchrotron-Strahlungsquellemittelhart + THz/IR
Starke Unterstützung durch lokale Institute
Linac-basierende THz Forschung neuer Schwerpunkte
Strahlenschutz in guter Verfassung
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Wünsche einen gelungenen Workshop
Erhard Huttel ISS/ANKA19 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011 Institute for Synchrotron RadiationFLUTE - ein Beschleunigerprojekt
Layout
HauptkomponentenPhotoinjektor (CTF 3 Typ)Linearbeschleuniger (S-Band) Bunch-Kompressor THz Beamline
Nutzung eines bestehenden Gebäudes
Kooperation mit dem PSI
Endenergie der Elektronen
< 50 MeV
Pulsladung ≤ 3 nCWiederholrate 10-100 HzGenutzte Bandbreite 0.05 - 5 THz
Erhard Huttel ISS/ANKA20 Workshop für Strahlenschutz und allgemeine Sicherheit an SynchrtronstrahlungsquellenKIT/ANKA 27-28.06.2011 Institute for Synchrotron RadiationMainz, 18.11.2010 A.-S. Müller - Coherent THz Radiation in Electron Storage
Rings
TBONE Concept
Ultra-short (5 fs) THz pulses are generated by a linear acceleratorbunch compressorTHz generation arc (coherent synchrotron radiation)
TBONE facilitymulti-user (several beamlines)
broadband coherent THz/mid-IR radiationX-rays from Bremsstrahlung
Add-onsinsertion device test standbeam diagnostics test ports
Gun & Injector
100 MeV Linac
SC Insertion Device Test Stand
Bunch Compressor THz Generation Arc
THz BeamlinesDiagnostics Test Ports
X-rays