6D Merge Progress Yu Bao U C Riverside D ec. 10 2013 - - PowerPoint PPT Presentation

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6D Merge Progress Yu Bao U C Riverside D ec. 10 2013 Bobs scheme 1. Kick 6 bunches into 6 channels 2. Use s olenoid lens to K eep the

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SLIDE 1

6D ¡Merge ¡Progress ¡

Yu ¡Bao ¡

UC ¡Riverside ¡

  • Dec. ¡10 ¡2013 ¡
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SLIDE 2

Bob’s ¡scheme ¡

3

  • 1. Kick ¡6 ¡bunches ¡

into ¡6 ¡channels ¡ ¡

  • 2. Use ¡solenoid ¡lens ¡

to ¡Keep ¡the ¡ emittance ¡low ¡

  • 3. Use ¡trombones ¡to ¡

lead ¡the ¡bunches ¡ to ¡different ¡ channels ¡

2 ¡

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SLIDE 3
  • 1. Optimize ¡a ¡straight ¡channel, ¡using ¡solenoid ¡lenses ¡to ¡

reach ¡a ¡low ¡emittance ¡at ¡the ¡last ¡collecting ¡solenoid. ¡

  • 2. Put ¡the ¡trombone ¡at ¡the ¡end, ¡replacing ¡the ¡

collecting ¡solenoid. ¡

  • 3. ¡Put ¡the ¡kicker ¡on, ¡modify ¡and ¡align ¡the ¡trombone. ¡
  • 4. Put ¡6 ¡channel ¡on, ¡check ¡field ¡interactions. ¡

Steps ¡

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SLIDE 4

Step ¡1. ¡Straight ¡Channel ¡

Propagate ¡the ¡Courant-­‑ Snyder ¡parameters ¡ Optimize ¡the ¡4 ¡ focusing ¡solenoid ¡to ¡ get ¡the ¡best ¡match ¡to ¡ the ¡end ¡ Keep ¡beta ¡at ¡B2 ¡higher ¡ than ¡B3, ¡so ¡that ¡the ¡ beam ¡is ¡focusing ¡at ¡the ¡ kicker ¡

5 10 15 20 25

  • 2
  • 1.5
  • 1
  • 0.5

0.5 1 1.5 2

Alfa

5 10 15 20 25 2 4 6 8 10 12 14 16

Beta

5 10 15 20 25 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Gamma

5 10 15 20 25 0.5 1 1.5 2 2.5

K

Kicker ¡

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SLIDE 5

Z 10000 20000 30000 40000 50000 sigma 20 40 60 80 100 120 140 160

sigmaXZ black & sigmaYZ red

Z 10000 20000 30000 40000 50000 sigmaP 2 4 6 8 10 12

sigmaPxZ black & sigmaPyZ red

Z 10000 20000 30000 40000 50000 emitTrans 1 1.5 2 2.5 3 3.5

emitTransZ

Z 10000 20000 30000 40000 50000 X(Y)

  • 30
  • 20
  • 10

10 20 30

XZ black & YZ red

10000 20000 30000 40000 50000 0.88 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1 1.02 1.04

Transmission

z 10000 20000 30000 40000 50000 Bz 0.5 1 1.5 2

Bz:z {EventID==1}

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SLIDE 6

Step ¡2. ¡Trombone ¡

  • Each ¡bent ¡solenoid ¡is ¡made ¡of ¡90 ¡small ¡solenoids, ¡tilted ¡by ¡a ¡

small ¡angle ¡

  • Lengths ¡of ¡the ¡bent ¡and ¡straight ¡solenoids ¡are ¡defined ¡by ¡the ¡

betatron ¡oscillation ¡period. ¡

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SLIDE 7

Z 20 40 60 80 100

3

10 × sigma 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

sigmaXZ black & sigmaYZ red

Z 20 40 60 80 100

3

10 × sigmaP 2 4 6 8 10 12

sigmaPxZ black & sigmaPyZ red

Z 20 40 60 80 100

3

10 × emitTrans 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

emitTransZ

Z 20 40 60 80 100

3

10 × X(Y)

  • 30
  • 20
  • 10

10 20 30

XZ black & YZ red

20 40 60 80 100

3

10 × 0.98 0.985 0.99 0.995 1

Transmission

z 20 40 60 80 100

3

10 × Bz 0.5 1 1.5 2

Bz:z {EventID==1}

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SLIDE 8

Kicker ¡

  • The ¡kicker ¡is ¡3m ¡long ¡and ¡

1m ¡in ¡x ¡and ¡y ¡

  • Kicker ¡field ¡is ¡defined ¡as ¡
  • Bx=B0*cos(2Pi*f-­‑Phi) ¡
  • By=B0*sin(2Pi*f-­‑Phi) ¡
  • Where ¡B0=0.042T, ¡

f=18MHz ¡

  • Phi ¡is ¡the ¡arriving ¡time ¡
  • f ¡the ¡reference ¡

¡

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SLIDE 9

Step ¡3. ¡Kicker ¡on ¡

  • Solenoid ¡lens ¡3 ¡and ¡4 ¡are ¡separated ¡to ¡6 ¡channels ¡
  • Aperture ¡of ¡lens ¡3 ¡is ¡70 ¡cm. ¡Bulking ¡coil ¡used ¡to ¡reduce ¡the ¡field ¡
  • interaction. ¡
  • Kicker ¡kicks ¡the ¡beam ¡by ¡9.7 ¡degree ¡in ¡Y ¡direction ¡
  • Kicker ¡also ¡has ¡a ¡little ¡effect ¡on ¡X ¡direction. ¡
  • Downstream ¡needs ¡to ¡be ¡aligned ¡
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SLIDE 10

Z 10000 20000 30000 40000 50000 sigma 20 40 60 80 100 120 140 160

sigmaXZ black & sigmaYZ red

Z 10000 20000 30000 40000 50000 sigmaP 2 4 6 8 10 12 14

sigmaPxZ black & sigmaPyZ red

Z 10000 20000 30000 40000 50000 emitTrans 2 4 6 8 10 12 14 16

emitTransZ

Z 10000 20000 30000 40000 50000 X(Y)

  • 30
  • 20
  • 10

10 20 30

XZ black & YZ red

10000 20000 30000 40000 50000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Transmission

z 10000 20000 30000 40000 50000 Bz 0.5 1 1.5 2

Bz:z {EventID==1}

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SLIDE 11

Step ¡3. ¡Kicker ¡on ¡with ¡a ¡trombone ¡

  • First ¡bent ¡solenoid ¡is ¡80 ¡degree. ¡ ¡
  • Maybe ¡last ¡bent ¡should ¡also ¡80 ¡degree ¡to ¡merge ¡to ¡the ¡“funnel” ¡
  • Needs ¡to ¡be ¡aligned ¡better ¡and ¡optimized ¡
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SLIDE 12

Z 20 40 60 80 100

3

10 × sigma 20 40 60 80 100 120 140 160

sigmaXZ black & sigmaYZ red

Z 20 40 60 80 100

3

10 × sigmaP 2 4 6 8 10 12 14

sigmaPxZ black & sigmaPyZ red

Z 20 40 60 80 100

3

10 × emitTrans 2 4 6 8 10 12 14 16

emitTransZ

Z 20 40 60 80 100

3

10 × X(Y)

  • 30
  • 20
  • 10

10 20 30

XZ black & YZ red

20 40 60 80 100

3

10 × 0.88 0.9 0.92 0.94 0.96 0.98 1

Transmission

z 20 40 60 80 100

3

10 × Bz 0.5 1 1.5 2

Bz:z {EventID==1}

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SLIDE 13

Since ¡align ¡6 ¡channels ¡takes ¡time, ¡I ¡will ¡first ¡put ¡2 ¡ channels ¡on. ¡ To ¡merge ¡the ¡bunches, ¡the ¡lengths ¡of ¡the ¡channels ¡ have ¡to ¡be ¡matched ¡correctly. ¡ The ¡collecting ¡funnel ¡needs ¡to ¡be ¡considered ¡

Step ¡5. ¡Merge ¡two ¡bunches ¡

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SLIDE 14

Increase ¡the ¡distance ¡between ¡lens ¡2 ¡and ¡3, ¡to ¡give ¡ more ¡space ¡for ¡the ¡kicker, ¡so ¡that: ¡

The ¡kicker ¡strength ¡can ¡be ¡lower ¡ Bending ¡angle ¡can ¡be ¡smaller ¡ Aperture ¡of ¡lens ¡3 ¡can ¡be ¡larger, ¡or ¡more ¡space ¡for ¡ putting ¡the ¡6 ¡solenoids ¡in ¡parallel ¡ ¡

Possible ¡improve ¡

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SLIDE 15

Z 10000 20000 30000 40000 50000 sigma 20 40 60 80 100 120 140 160 180

sigmaXZ black & sigmaYZ red

Z 10000 20000 30000 40000 50000 sigmaP 2 4 6 8 10 12 14

sigmaPxZ black & sigmaPyZ red

Z 10000 20000 30000 40000 50000 emitTrans 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

emitTransZ

Z 10000 20000 30000 40000 50000 X(Y)

  • 30
  • 20
  • 10

10 20 30

XZ black & YZ red

10000 20000 30000 40000 50000 0.99 0.992 0.994 0.996 0.998 1

Transmission

z 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Bz 0.5 1 1.5 2

Bz:z {EventID==1}