Proton Injector for Compact Neutron Source DARIA Systems Optimization

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper is devoted to magnetic trap and extraction system upgrade of ECR ion source GISMO to utilize it as a proton injector for linear accelerator of compact neutron source DARIA. An open permanent magnet (Nd–Fe–B) trap was designed. It was adjusted to place the extraction system inside a part of magnet with larger inner diameter. Then, the three-electrode extractor optimization was made. It was shown that the use of additional magnetic lens allows to produce the proton beam with a low divergence angle. The use of the magnetic trap and the extraction system as a part of the proton injector for DARIA project possibility was shown using computer modeling. The following steps of the proton injector creation are discussed.

About the authors

S. S. Vybin

Federal Research Center Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vybinss@ipfran.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod

I. V. Izotov

Federal Research Center Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: vybinss@ipfran.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod

E. A. Mironov

Federal Research Center Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: vybinss@ipfran.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod

O. V. Palashov

Federal Research Center Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: vybinss@ipfran.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod

V. A. Skalyga

Federal Research Center Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: vybinss@ipfran.ru
Russia, 603950, Nizhny Novgorod

References

  1. Geller R. Electron Cyclotron Resonance Ion Sources and ECR Plasmas. Institute of Physics. Bristol, 1996. P. 434.
  2. Geller R. // IEEE Transactions on Nuclear Science. 1976. V. 23. № 2. P. 904. https://www.doi.org/10.1109/TNS.1976.4328376
  3. Sortais P., Lamy T., Médard J., Angot J., Latrasse L., Thuillier T. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. № 2. P. 02B314. https://www.doi.org/10.1063/1.3272878
  4. Skalyga V.A., Golubev S.V., Izotov I.V., Lapin R.L., Razin S.V., Sidorov A.V., Shaposhnikov R.A. // Plasma Phys. Rep. 2019. V. 45. № 10. P. 984. https://www.doi.org/10.1134/S1063780X19080087
  5. Geller R. // Annual Rev. Nucl. Particle Sci. 1990. V. 40. № 1. P. 15. https://www.doi.org/10.1146/annurev.ns.40.120190. 000311
  6. Lyneis Claude M., Leitner D., Todd D.S., Sabbi G., Prestemon S., Caspi S., Ferracin P. // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79. № 2. P. 02A321. https://www.doi.org/10.1063/1.2816793
  7. Benitez J.Y., Franzen K.Y., Hodgkinson A., Loew T., Lyneis C.M., Phair L., Saba J., Strohmeier M., Tarvainen O. // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. № 2. P. 02A311. https://www.doi.org/10.1063/1.3662119
  8. Sun L., Zhang W.H., Fang X., Guo J.W., Wu W., Feng Y.C., Zhang X.Z., Ma Y.M., Ma H.Y., Shen Z., Yang T.J., Yang Y., Zhao B., Zhao H.W., Ma L.Z. // Proceedings of ECRIS2016, Busan, Korea, 2016. P. 43.
  9. Sun L., Lu W., Zhao H.W., Guo J.W., Wu W., Wu B. M., Ou X.J., Mei E.M., Zheng S.J., Zhang X.Z., Li L.B., Zhu L., Xin C.J., Guan M.Z., Chen Y.Q., Wang X.D. // J. Phys.: Conf. Ser. 2022. V. 2244. № 1. P. 012021. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/2244/1/012021
  10. Wu W., Peng Sh., Ma T., Ren H., Zhang J., Zhang T., Jiang Y., Li K., Xu Y., Zhang A., Wen J., Guo Z., Chen J. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. № 10. P. 101501. https://www.doi.org/10.1063/1.5109240
  11. Gammino S., Celona L., Ciavola G., Maimone F., Mascali D. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. № 2. P. 02B313. https://www.doi.org/10.1063/1.3266145
  12. Pham A.N., Leitner D., Glennon P., Ottarson J., Lawton D., Portillo M., Machicoane G., Wenstrom J., Lajoie A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. V. 376. P. 77. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2016.02.016
  13. Skalyga V.A., Izotov I.V., Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Kiseleva E.M., Tarvainen O., Koivisto H., Toivanen V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2021. V. 54. № 38. P. 385201. https://www.doi.org/10.1088/1361-6463/ac0e59
  14. Denisov G.G., Glyavin M.Yu., Tsvetkov A.I., Eremeev A.G., Kholoptsev V.V., Plotnikov I.V., Bykov Y.V., Orlov V.B., Morozkin M.V., Shmelev M.Yu, Kopelovich E.A., Troitsky M.M., Kuznetsov M.V., Zhurin K.A., Novikov A.Yu., Bakulin M.I., Sobolev D.I., Tai E.M., Soluyanova E.A., Sokolov E.V. // IEEE Transactions on Electron Devices. 2018. V. 65. № 9. P. 3963. https://www.doi.org/10.1109/TED.2018.2859274
  15. Thumm M.K.A., Denisov G.G., Sakamoto K., Tran M.Q. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. № 7. P. 073001. https://www.doi.org/10.1088/1741-4326/ab2005
  16. Idehara T., Sabchevski S.P., Glyavin M., Mitsudo S. // Appl. Sci. 2020. V. 10. № 3. P. 980. https://www.doi.org/10.3390/app10030980
  17. Mathew J.V., Bhattacharjee S. // Rev. Sci. Instrum. 2011. V. 82. № 1. P. 013501. https://www.doi.org/10.1063/1.3514989
  18. Bekhterev V., Bogomolov S., Efremov A. // Proceedings of HIAT2015, Yokohama, Japan, 2015. P. 238.
  19. Kalvas T., Tarvainen O., Toivanen V., Koivisto H. // J. Instrumentation. 2020. V. 15. № 6. P. P06016. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/15/06/p06016
  20. Skalyga V., Izotov I., Razin S., Sidorov A., Golubev S., Kalvas T., Koivisto H., Tarvainen O. // Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85. № 2. P. 02A702. https://www.doi.org/10.1063/1.4825074
  21. Bilheux H. // AIP Conference Proceedings. 2003. V. 680. № 1. P. 1058. https://www.doi.org/10.1063/1.1619890
  22. Bokhanov A.F., Zorin V.G., Izotov I.V., Razin S.V., Sidorov A.V., Skalyga V.A. // Plasma Phys. Rep. 2007. V. 33. № 5. P. 347. https://www.doi.org/10.1134/s1063780x07050017
  23. Shirkov G.D. // Plasma Sources Sci. Technol. 1993. V. 2. № 4. P. 250. https://www.doi.org/10.1088/0963-0252/2/4/004
  24. Skalyga V.A., Izotov I.V., Golubev S.V., Razin S.V., Sidorov A.V., Viktorov M.E. // Rev. Sci. Instrum. 2022. V. 93. № 3. P. 033502. https://www.doi.org/10.1063/5.0075486
  25. Skalyga V., Izotov I., Golubev S., Sidorov A., Razin S., Vodopyanov A., Tarvainen O., Koivisto H., Kalvas T. // Rev. Sci. Instrum. 2016. V. 87. № 2. P. 02A716. https://www.doi.org/10.1063/1.4934213
  26. Skalyga V.A., Izotov I.V., Sidorov A.V., Golubev S.V., Razin S.V. // Rev. Sci. Instrum. 2017. V. 88. № 3. P. 033503. https://www.doi.org/10.1063/1.4978278
  27. Sidorov A., Dorf M., Zorin V., Bokhanov A., Izotov I., Razin S., Skalyga V., Roßbach J., Spädtke P., Balabaev A. // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79. № 2. P. 02A317. https://www.doi.org/10.1063/1.2805640
  28. Lapin R.L., Skalyga V.A., Izotov I.V., Golubev S.V., Razin S.V., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu., Shaposhnikov R.A., Kiseleva E.M., Tarvainen O. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1647. № 1. P. 012012. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1647/1/012012
  29. Lapin R.L., Skalyga V.A., Golubev S.V., Izotov I.V., Razin S.V., Tarvainen O. // J. Appl. Phys. 2022. V. 131. № 9. P. 093301. https://www.doi.org/10.1063/5.0074388
  30. Skalyga V.A., Golubev S.V., Izotov I.V., Shaposhnikov R.A., Razin S.V., Sidorov A.V., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu., Lapin R.L., Vybin S.S. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. № 12. P. 123511.
  31. Skalyga V., Izotov I., Golubev S., Sidorov A., Razin S., Strelkov A., Tarvainen O., Koivisto H., Kalvas T. // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. № 9. P. 093301. https://www.doi.org/10.1063/1.4929955
  32. Golubev S.V., Skalyga V.A., Izotov I.V., Sidorov A.V., Razin S.V., Shaposhnikov R.A., Lapin R.L., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu. // J. Instrumentation. 2019. V. 14. № 01. P. C01007. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/14/01/c01007
  33. Golubev S.V., Skalyga V.A., Izotov I.V., Razin S.V., Shaposhnikov R.A., Vybin S.S., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu., Shlepnev S.P., Burdonov K.F., Soloviev A.A., Starodubtsev M.V. // J. Instrumentation. 2021. V. 16. № 2. P. T02008. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/16/02/t02008
  34. Skalyga V.A., Bokhanov A.F., Golubev S.V., Izotov I.V., Kazakov M.Yu., Kiseleva E.M., Lapin R.L., Razin S.V., Shaposhnikov R.A., Vybin S.S. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. № 12. P. 123308. https://www.doi.org/10.1063/1.5128489
  35. Skalyga V.A., Izotov I.V., Mironov E.A., Voitovich A.V., Palashov O.V. // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1771. № 1. P. 070014-1. https://www.doi.org/10.1063/1.4964238
  36. Knaster J., Garin P., Matsumoto H., Okumura Y., Sugimoto M., Arbeiter F., Cara P., Chel S., Facco A., Favuzza P., Furukawa T., Heidinger R., Ibarra A., Kanemura T., Kasugai A., Kondo H., Massaut V., Molla J., Micciche G., O’hira S., Sakamoto K., Yokomine T., Wakai E. // Nuclear Fusion. 2017. V. 57. № 10. P. 102016. https://www.doi.org/10.1088/1741-4326/aa6a6a
  37. Mardor I., Aviv O., Avrigeanu M., Berkovits D., Dahan A., Dickel T., Eliyahu I., Gai M., Gavish-Segev I., Halfon S., Hass M., Hirsh T., Kaiser B., Kijel D., Kreisel A., Mishnayot Y., Mukul I., Ohayon B., Paul M., Perry A., Rahangdale H., Rodnizki J., Ron G., Sasson-Zukran R., Shor A., Silverman I., Tessler M., Vaintraub S., Weissman L. // Europ. Phys. J. A. 2018. V. 54. № 5. https://www.doi.org/10.1140/epja/i2018-12526-2
  38. Schweizer W., Ratzinger U., Klump B., Volk K. // Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85. № 2. P. 02A743. https://www.doi.org/10.1063/1.4842335
  39. Pisent A., Fagotti E., Colautti P. // Proceedings of LINAC2014, Geneva, Switzerland. 2014. P. 261–263.
  40. Kropachev G., Kulevoy T., Sitnikov A. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2019. V. 13. № 6. P. 1126. https://www.doi.org/10.1134/s1027451019060399
  41. Izotov I., Skalyga V., Razin S., Sidorov A., Golubev S., Kalvas T., Koivisto H., Tarvainen O. // Proceedings of IPAC2014, Dresden, Germany, 2014. P. 604. https://www.doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2014-MOPRI012
  42. Barabin S.V., Kropachev G.N., Lukashin A.Yu., Kulevoy T.V., Vybin S.S., Golubev S.V., Izotov I.V., Kiseleva E.M., Skalyga V.A., Grigoriev S.V., Kovalenko N.A. // Technical Phys. Lett. 2021. V. 47. № 7. P. 485. https://www.doi.org/10.1134/s1063785021050199
  43. Kalvas T., Tarvainen O., Ropponen T., Steczkiewicz O., Ärje J., Clark H. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. № 2. P. 02B703. https://www.doi.org/10.1063/1.3258608
  44. Ferdinand R., Sherman J., Stevens R.R., Zaugg T. // Proceedings of the 1997 Particle Accelerator Conference. 1997. V. 3. P. 2723. https://www.doi.org/10.1109/PAC.1997.752744
  45. Chauvin N., Delferrière O., Duperrier R., Gobin R., Nghiem P.A.P., Uriot D. // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. № 2. P. 02B320. https://www.doi.org/10.1063/1.3678658

Supplementary files


Copyright (c) 2023 С.С. Выбин, И.В. Изотов, Е.А. Миронов, О.В. Палашов, В.А. Скалыга

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».