Development of a Polarized 3 He Ion Source for RHIC/EIC - PowerPoint PPT Presentation

Development ¡of ¡a ¡Polarized ¡ 3 He ¡ Ion ¡Source ¡for ¡RHIC/EIC ¡ • MoHvaHon ¡ G. ¡Atoian, ¡E. ¡Beebe, ¡D. ¡Raparia, ¡ ¡ • ME ¡opHcal ¡pumping ¡ J. ¡Ri4er, ¡A. ¡Zelenski ¡ • Extended ¡EBIS ¡upgrade ¡ • Gas ¡injecHon ¡ ¡ • Pulsed ¡valve ¡ ¡ • SimulaHon ¡of ¡gas ¡ ¡ M. ¡Musgrave, ¡J. ¡Maxwell*, ¡R. ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡injecHon ¡ • Feasibility ¡test ¡ • Schedule ¡ * ¡Jefferson ¡Lab ¡ -­‑ ¡Funded ¡by ¡DOE ¡Office ¡of ¡Nuclear ¡Physics ¡R&D ¡For ¡Next ¡GeneraHon ¡Accelerator ¡FaciliHes ¡ -­‑ ¡ Must ¡Do ¡ EIC ¡R&D ¡ ¡(Jones ¡CommiLee ¡Report, ¡February ¡2017) ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 1 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Why ¡a ¡Polarized ¡ 3 He ¡Source? ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 2 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

¡ ¡Polarized ¡ 3 He ¡at ¡RHIC ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 3 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

Source ¡Concept ¡ • Proposed ¡originally ¡by ¡A. ¡Zelenski ¡and ¡J. ¡Alessi ¡in ¡ICFA ¡NewsleIer ¡ (2003) ¡ • Concept ¡developed ¡by ¡BNL-­‑MIT ¡collabora7on ¡ • Iden7fied ¡as ¡high ¡priority ¡R&D ¡for ¡EIC ¡by ¡EICAC ¡review ¡in ¡2009, ¡ Office ¡of ¡Nuclear ¡Physics ¡Community ¡Review ¡in ¡2017, ¡and ¡the ¡ 2018 ¡assessment ¡of ¡the ¡US ¡Na7onal ¡Academy ¡of ¡Sciences. ¡ ¡ • Source ¡design ¡goals: ¡ – Polarize ¡ 3 He ¡using ¡op7cal ¡pumping ¡and ¡injec7on ¡into ¡EBIS ¡at ¡5 ¡T ¡ – Maximum ¡polariza7on ¡>70% ¡ – Intensity ¡2.5 ¡× ¡10 11 ¡ 3 He++ ¡ions ¡in ¡20 ¡ 𝜈 s ¡pulse ¡(~4 ¡mA ¡peak ¡current) ¡ – Spin-­‑flip ¡in ¡the ¡beam ¡transport ¡line ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 4 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

¡ ¡RHIC’s ¡Electron ¡Beam ¡IonizaHon ¡Source ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 5 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

Metastability ¡Exchange ¡OpHcal ¡Pumping ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 6 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

MEOP ¡at ¡High ¡MagneHc ¡Field ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 7 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

BNL ¡High ¡Field ¡Tests ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 8 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

OpHcal ¡Probe ¡Polarimeter ¡ Wavemeter ¡ Probe ¡laser, ¡Top7ca, ¡diode ¡laser ¡ Pumping ¡laser ¡ 3 He ¡cell ¡ Pumping ¡laser-­‑Keopsys ¡10 ¡W ¡ Detector ¡ 1083 ¡nm-­‑ ¡fiber ¡laser ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 9 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

OpHcal ¡Probe ¡Polarimeter ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 10 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

OpHcal ¡Probe ¡Polarimeter ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 11 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

Measured ¡OpHcal ¡Pumping ¡ Probe ¡Laser ¡Absorp7on ¡Peaks ¡at ¡Zero ¡and ¡High ¡Polariza7on ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 12 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

High ¡Field ¡PolarizaHon ¡Results ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 13 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

High ¡PolarizaHon ¡at ¡High ¡Field ¡ • 88% polarization • 2 T magnetic field • 30 mm OD cell • Pump- probe laser absorption polarimeter January ¡18, ¡2016 ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 14 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

3 He ¡PolarizaHon ¡Setup ¡ ¡ using ¡OPPIS ¡3.0 ¡T ¡Solenoid ¡ September ¡2017 ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 15 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡

High ¡Field ¡Conclusions ¡ Richard ¡Milner ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 11/1/18 ¡ 16 ¡ EIC ¡Accelerator ¡Collabora7on ¡Mee7ng ¡