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

6D ¡Merge ¡Progress ¡ Yu ¡Bao ¡ U C ¡Riverside ¡ D ec. ¡10 ¡2013 ¡

Bob’s ¡scheme ¡ 1. Kick ¡6 ¡bunches ¡ into ¡6 ¡channels ¡ ¡ 2. Use ¡ s olenoid ¡lens ¡ to ¡ K eep ¡the ¡ emittance ¡low ¡ 3. Use ¡trombones ¡to ¡ lead ¡the ¡bunches ¡ to ¡different ¡ channels ¡ 3 2 ¡

Steps ¡ 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. ¡

Step ¡1. ¡Straight ¡Channel ¡ Kicker ¡ Alfa Beta 16 � Propagate ¡the ¡Courant-­‑ 2 14 1.5 12 Snyder ¡parameters ¡ 1 10 0.5 8 0 � Optimize ¡the ¡4 ¡ -0.5 6 focusing ¡solenoid ¡to ¡ -1 4 -1.5 2 get ¡the ¡best ¡match ¡to ¡ -2 0 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 the ¡end ¡ Gamma K � Keep ¡beta ¡at ¡B2 ¡higher ¡ 1.8 2.5 1.6 than ¡B3, ¡so ¡that ¡the ¡ 1.4 2 1.2 1.5 beam ¡is ¡focusing ¡at ¡the ¡ 1 0.8 1 kicker ¡ 0.6 0.4 0.5 0.2 0 0 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25

sigmaXZ black & sigmaYZ red sigmaPxZ black & sigmaPyZ red sigmaP sigma 160 12 140 10 120 8 100 6 80 60 4 40 2 20 0 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 Z Z emitTransZ XZ black & YZ red 30 emitTrans X(Y) 3.5 20 3 10 2.5 0 2 -10 1.5 -20 1 -30 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 Z Z Transmission Bz:z {EventID==1} Bz 1.04 2 1.02 1.5 1 0.98 1 0.96 0.94 0.5 0.92 0.9 0 0.88 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 z

Step ¡2. ¡Trombone ¡ Each ¡bent ¡solenoid ¡is ¡made ¡of ¡90 ¡small ¡solenoids, ¡tilted ¡by ¡a ¡ • small ¡angle ¡ L engths ¡of ¡the ¡bent ¡and ¡straight ¡solenoids ¡are ¡defined ¡by ¡the ¡ • betatron ¡oscillation ¡period. ¡

sigmaXZ black & sigmaYZ red sigmaPxZ black & sigmaPyZ red 240 sigma sigmaP 220 12 200 180 10 160 140 8 120 100 6 80 60 4 40 2 20 3 3 × × 10 10 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Z Z emitTransZ XZ black & YZ red 30 emitTrans X(Y) 20 18 20 16 14 10 12 0 10 8 -10 6 4 -20 2 3 3 × × 10 10 0 -30 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Z Z Bz:z {EventID==1} Transmission 1 Bz 2 0.995 1.5 0.99 1 0.985 0.5 0 0.98 3 3 × × 10 10 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 z

Kicker ¡ • The ¡kicker ¡is ¡3m ¡long ¡and ¡ 1m ¡in ¡x ¡and ¡y ¡ • K icker ¡field ¡is ¡defined ¡as ¡ • Bx=B0*cos(2Pi*f-­‑Phi) ¡ • By=B0*sin(2Pi*f-­‑Phi) ¡ • W here ¡B0=0.042T, ¡ f=18MHz ¡ • Phi ¡is ¡the ¡arriving ¡time ¡ of ¡the ¡reference ¡ ¡

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 ¡ •

sigmaXZ black & sigmaYZ red sigmaPxZ black & sigmaPyZ red sigma sigmaP 160 14 140 12 120 10 100 8 80 60 6 40 4 20 2 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 Z Z emitTransZ XZ black & YZ red 30 emitTrans X(Y) 16 20 14 12 10 10 0 8 6 -10 4 -20 2 0 -30 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 Z Z Transmission Bz:z {EventID==1} 1 Bz 0.9 2 0.8 1.5 0.7 0.6 0.5 1 0.4 0.3 0.5 0.2 0.1 0 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 z

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 ¡ •

sigmaXZ black & sigmaYZ red sigmaPxZ black & sigmaPyZ red sigma sigmaP 160 14 140 12 120 10 100 8 80 6 60 4 40 20 2 3 3 × × 10 10 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Z Z emitTransZ XZ black & YZ red 30 emitTrans X(Y) 16 20 14 12 10 10 0 8 6 -10 4 -20 2 3 3 × × 10 10 -30 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Z Z Transmission Bz:z {EventID==1} 1 Bz 2 0.98 0.96 1.5 0.94 1 0.92 0.5 0.9 0.88 0 3 3 × × 10 10 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 z

Step ¡5. ¡Merge ¡two ¡bunches ¡ � 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 ¡

Possible ¡improve ¡ � I ncrease ¡the ¡distance ¡between ¡lens ¡2 ¡and ¡3, ¡to ¡give ¡ more ¡space ¡for ¡the ¡kicker, ¡so ¡that: ¡ � T he ¡kicker ¡strength ¡can ¡be ¡lower ¡ � B ending ¡angle ¡can ¡be ¡smaller ¡ � Aperture ¡of ¡lens ¡3 ¡can ¡be ¡larger, ¡or ¡more ¡space ¡for ¡ putting ¡the ¡6 ¡solenoids ¡in ¡parallel ¡ ¡

sigmaXZ black & sigmaYZ red sigmaPxZ black & sigmaPyZ red sigmaP sigma 14 180 12 160 140 10 120 8 100 80 6 60 4 40 2 20 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 Z Z emitTransZ XZ black & YZ red 30 24 emitTrans X(Y) 22 20 20 18 16 10 14 0 12 10 8 -10 6 -20 4 2 0 -30 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 Z Z Transmission Bz:z {EventID==1} 1 Bz 2 0.998 1.5 0.996 1 0.994 0.5 0.992 0.99 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 z