Das HERA Verbeserungsprogramm E. Negodin Beschleuniger-Betriebs-Seminar, 20-24 September 2004,...

Das HERA Das HERA

VerbeserungsprogrammVerbeserungsprogramm

E. Negodin

Beschleuniger-Betriebs-Seminar, 20-24 September 2004, Grömitz


HERA HERA VerbesserungsprogrammVerbesserungsprogramm

HERA HERA VerbesserungsprogrammVerbesserungsprogramm

Beschleunigerphysik Projekte

Luminosität maximierung Protonenstrahl long. instabilität Positronenstrahlfragen Polarisationverbesserung

Technische Verbesserungsprojekte

p-RF Systems e-RF Systems Injektion Systems Diagnostik Systems Vakuum System Kryogenic Systems Operationelle Verbesserungen



Beschleunigerphysik ProjekteEs gibt Große Fortschritte im Verständnis und erreichter Luminosität.

HERA Spitzenluminosität wurde verdoppelt.

Trotzdem gibt es noch

►Faktor bis zu 1.2 in der Spitzenluminosität um

durch größere Strahl-Ströme ( Ip x Ie = 5000 mA2 6000 mA2 ),

durch Verbesserung des RF- System und Injektionssystem zu gewinnen;

►Faktor bis zu 1.2 in der Spitzenluminosität um

durch bessere Kontrolle des Strahlparameters

Leptonenstrahl-Emittanz εxe bis zu 20 nm reduzieren (Maschine-Studienzeit ist benötigt)

-weitere Unterdrückung von Satellitenresonanzen

-alternative Arbeitspunkt

Protonenstrahl-Emittanz εpN bis zu 20 μm reduzieren

durch reduzierte Hourglass-Effekt (R 95%) zu gewinnen;



Emittanzaufweitung

Messung und Kompensation des Injektions Beta Beats

Reduzierung der damit verbundenen Emittanzaufweitung

verwandt mit Strahlprofilschwingungsmonitor HERA-p verwandt mit Strahlprofilschwingungsmonitor HERA-p (OTR)(OTR)

Laufend

Man erwartet bis zu 2% Lumierhöhung

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische

Verbesserungsprojekte

p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


Longitudinalen Multibunchinstabilitaten

Bessere Kontrolle der Bunchlänge während Protonrampe konnte Hourglass-Effekt (jetzt eine Wirkung von ~10 %) reduzieren und die weitere Verminderung der Beta-Funktionen an den Wechselwirkungspunkten ermöglichen

Unterdruckung der longitudinalen Instabilitäten

Messungen und Analyse des Anstiegzeit Modenspectrum

Spezifikationen für multibunch feedback

Benötigt sind menschliche Arbeitskräfte

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen



Probleme:

Nach dem beide Strahlen in Kollision gebracht, steigt plötzlich Protonenemmitanz (~10 Sekunden Emittanzverdopplungszeit):

Ist noch nicht ganz verstandenIst noch nicht ganz verstanden

PositronenstrahlBeschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen

Voraussichtlich verwandt Voraussichtlich verwandt mitmit Instabilen e-Srahl Instabilen e-Srahl



Möglichkeit bei 7GeV injizieren und den Möglichkeit bei 7GeV injizieren und den Strahl stabilisierenStrahl stabilisieren ??

Positronenstrahl

Injektionszeit Verringerung

Strahlenbelastung der Strahlenbelastung der Experimente VerringerungExperimente Verringerung

Hauptsachlich Maschinenstudienzeit ist nötig

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen

BBA: Schaffung eines Referenzpunktes für die BBA: Schaffung eines Referenzpunktes für die Magnetaufstellung als Referenz für die DrahtmessungMagnetaufstellung als Referenz für die Drahtmessung

circa 2% Lumierhöhung



PolarisationVerbesserung

Kontinuierliche automatische Pol.Verbess.

Routinemaessige Depolarization

Absolute Kalibrierung der PolarisationPräzise Energiemessung

PolarizationBeschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


Technische Technische VerbesserungsprojekteVerbesserungsprojekte


Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


Protonen Hochfrequenzsysteme

Stabilisierung der longitudinalen Stabilisierung der longitudinalen MultibunchschwingungenMultibunchschwingungen

Verbesserung der low-levelKontrolle

Implementierung, Test und Optimierung der Breitbandige Feedback-Systeme

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


Leptonen Hochfrequenzsysteme

Beschleuniger-Betriebsunterbrechung

Klystron Schutzsystem

RF Modulator VerbesserungenRF Modulator Verbesserungen

M2

MT

Crowbar

Klystron 1

Drive

RF out nom.1500kW

GND

Klystron 2

Capacitor Bank

5...10 µF

-75 kV / 36A (nom.)

from outdoor Klystron PS

M1

M3

M5M4

for diagnostics

(MKK)

RF Modulator scheme

Lumierhöhung bis ~3%


Injection Systems

Verbesserung der e-InjektionEffizienzVerbesserung der e-InjektionEffizienz

Verbesserung des TransportwegMonitoring

Additional BPMs

Optimierung der Strahlposition in der PhasenraumOptimierung der Strahlposition in der Phasenraum

p-OTR-Monitor

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


Erwartungen: Reduzierung der Injektionszeit → Erhöhung der Lumiproduktion

Erwartungen: Kompensation des Injektions Beta Beats

Reduzierung der Emittanzaufweitung


Diagnostics Systems

dauernde Temperatur- und Deformierungkraft-Belastung ↓

präzise Kontrolle von Änderungen der Magnetposition ↓

Vervollständigung des DrahtsystemsVervollständigung des Drahtsystems

Technische Verbesserungen des of the Kollimator-Systeme, e- and p-BPM Systeme

Implementierung und Optimierung der SynchrotronLichtMonitors

(e- und p-Strahl)

Verbesserung der Lebensdauer Monitor

Beschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


zuverlässige, sichere, schneller !!!zuverlässige, sichere, schneller !!!


Verbesserung des Vakuums der HF-Strecken in HERA-e: Erhöhung der Saugleistung von Pumpen

Leitwerte von Rohr und Blende

Verbesserung der Absorber 4

Vakuum SystemBeschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen



Zuverlässigkeit und Sicherheit der Komponenten

(manche Komponenten sind zu alt)

Kryogenic SystemsBeschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen


Upgrade des Kryogenic System (Kompressoren und Steuerung)

Preventing improvement


Die Effizienz der Operation muss verbessert werden

menschlicher Faktor “kostet” etwa 10% von LUMI

Jahr 2004: ca. 140 Ausfälle wegen operationelle Fehler

Operationelle Prozeduren noch zu verbessern: p-Orbit-Feedback, automatische p-Tune-Steuerung Vereinfachung und Beschleunigung des injektions- und Rampe-verfahren Permitsystem

Operations and ControlsBeschleunigerphysik

Projekte

Protonenstrahl

Positronenstrahl

Polarisation

Technische


p-HF

e-HF

Injektion

Diagnose

Vakuum

Kryogenic

Operationelle

Verbesserungen



SummarySummary

rich program with more than 70 items, the most important ones being:Proton RF Systems Improved low-level controls 2/2/.5 PJ 0.55 M€ Suppression of long. instability Injection Systems Improved monitoring 0/0.2/0.2 PJ 0.09 M€ Collimation Systems increased reliability 0/0.25/0.2 PJ 0.10M€

Diagnostics Systems improved monitors (BPM, SR) 1./0.3/0.1 PJ 0.15 M€

wire system

RF-Controls p-RF freq. control, etc 1/0.25/0.25 PJ 0.04 M€

Vacuum System better pumping in RF sections 0/0.5/1.0PJ 0.5 M€

Power Supply Systems add‘l Ps for spin matching 0 /0.3/0.2 PJ 0.2 M€

e-RF Systems RF Modulator 0/0.5/.95 PJ 0.13 M€

Cryogenic Systems compressor and controls upgr. 0 /0.5/1.5 PJ 0.45 M€Summe: 14.6 PJ @ 0.605 M€ (add’l only) 2.26 M€


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