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Aceleradores do UVX

O Anel de Armazenamento UVX é uma Fonte de Luz Síncrotron de segunda geração que opera com feixes de elétrons à energia de 1,37 GeV. O sistema de injeção inclui um acelerador linear de 120 MeV e um Síncrotron Injetor, ou Booster, de 500 MeV. A máquina opera em decay-mode e a maior parte das Linhas de Luz são baseados em imãs dipolos.

Duas estações de RF são usadas para fornecer energia para o feixe de elétrons, com cada estação incluindo uma cavidade de aceleração de célula única à temperatura ambiente e um amplificador de estado sólido de 50 kW operando em 476 MHz. O Anel de Armazenamento está alojado em um túnel de temperatura controlada e sistemas de feedback são usados para manter a órbita feixe estável durante os turnos de usuário. Duas Linhas de Luz de diagnóstico são utilizadas para o monitoramento do feixe.

REDE MAGÉTICA

A fonte de luz UVX possui uma rede magnética DBA de simetria sextupla. A rede magnética inclui 12 dipolos de 1,67 T, 36 quadrupolos e 18 sextupolos. Há 6 seções retas de 2,95 m, 4 delas disponíveis para dispositivos de inserção, 3 das quais são atualmente ocupadas com: um ondulador EPU50, um wiggler supercondutor 4T SCW60 e um wiggler híbrido 2T W80. A máquina possui de cerca de 93 m de comprimento e o número harmônico é 148. Um conjunto de 18 imãs corretores horizontais e 24 verticais é usado por um sistema de feedback de 3 kHz para manter a órbita do feixe dentro das tolerâncias durante todo o turno de usuários.

A rede magnética do síncrotron Booster inclui 12 dipolos em dois arcos acromáticos de 180° baseados em células FODO. A circunferência do Booster é de cerca de um terço da do anel principal e opera a 0,2 Hz. O sistema de RF do Booster inclui uma cavidade de célula única e um amplificador de estado de 2 kW trabalhando a 476 MHz.

FONTES DE RADIAÇÃO

Considerando as duas saídas de cada dipolo de 1,67 T, a 4° e 15°, a simetria sextuplada rede resulta em quatro tipos de fonte de radiação de acordo com o tamanho e divergência do feixe síncrotron.

Fonte Tamanho (FWHM*) [mm] Divergência (FWHM*) [mrad]
Dipolos (quaisquer) a 15° 0.87 x 0.17 1.9 x 0.05
Dipolos (pares) a 4° 0.92 x 0.15 3.0 x 0.05
Dipolos (impares) a 4° 1.10 x 0.20 0.9 x 0.05
Segmentos Retos 3.86 x 0.04 0.2 x 0.06

LINHAS DE LUZ

A Fonte de Luz Síncrotron UVX chegou a contar com 20 linhas de luz.

14 Linhas de Luz são baseadas nos dipolos de 1,67 T do anel de armazenamento. Seis delas (XAFS2, XRF, XPD, SAXS1, XAFS1, IMX) estão na saída a 15° dos dipolos, seis delas (SAXS2, SXS, DXAS, SGM, XRD1, XRD2) estão na saída a 4° de dipolos pares e duas delas (IR, TGM) estão na saída a 4° de dipolos ímpares.

Outras três linhas de luz se baseiam em dispositivos de inserção: uma com base no Ondulador EPU50 (PGM), uma com base no Wiggler híbrido 2T W80 (MX2), e uma base com base no Wiggler supercondutor 4T SCW60 (XDS).

Finalmente, duas linhas de luz de diagnóstico (DFE, DFX) são usadas para monitorar o feixe e uma linha de luz de dipolo (IBL) é usada para o desenvolvimento e teste de instrumentação tanto para UVX quanto para a nova Fonte de Luz Síncrotron Sirius.

OPERAÇÃO

A fonte de luz opera em decay-mode e injeções acontecem duas vezes por dia, com 30 minutos de tempo previsto para cada injeção.

A máquina normalmente opera no modo multi-bunch embora turnos de single-bunch podem ser entregues sob demanda dos usuários. No modo multi-bunch, a corrente inicial é de 250 mA, se reduzindo a cerca de 130 mA no final do turno. O tempo de vida inicial do feixe (em baixo acoplamento vertical) é tipicamente da ordem de 12 horas. No modo de single-bunch, a corrente inicial é de cerca de 9 mA.

Injeção no Booster ocorre à energia de 120 MeV e sua energia máxima é de 500 MeV. Cerca de 50 ciclos de injecção são necessários para preencher o Anel de Armazenamento vazio com uma corrente de 250 mA. A injeção ocorre a baixas energias no Anel de Armazenamento, e a energia dos feixes tem que ser aumentada para a energia de operação após o processo de acumulação. No fim do turno, a corrente restante é desacelerada para a energia de injecção e o processo de injeção é retomado.

FUNÇÕES BETATRON

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PARÂMETROS DO ANEL DE ARMAZENAMENTO

Parâmetro Valor Unidade
Energia 1.37 GeV
Energia na Injeção 500 MeV
Corrent do Feixe 250 mA
Circunferência 93.2 m
Diâmetro Médio 29.7 m
Rede Magnética DBA
Simetria da Rede 6
Raio de Curvatura dos Dipolos 2.735 m
Campos dos Dipolos 1.67 T
Número de Diplos 12
Segmentos Retos Livres 4
Comprimento dos Segmentos Retos 2.95 m
Emitância Natural na Energia Máxima 100 nm.rad
Ajuste Betatron Horizontal 5.27
Ajuste Betatron Vertical 4.17
Fequência Síncrotron (na Energia Máxima e Vrf = 500 kV) 25 kHz
Cromaticidade Horizontal Natural -7.8
Cromaticidade Vertical Natural -9.5
Fator de Compactação do Momentum 0.0083
Dispersão de Energia 0.281 %
Frequência RF 476.066 MHz
Número Harmônico 148
Período de Revolução 311 ns
Tempo de Amortecimento Horizontal (na Energia Máxima) 7.8 ms
Tempo de Amortecimento Vertical (na Energia Máxima) 7.5 ms
Tempo de Amortecimento Síncrotron (na Energia Máxima) 3.7 ms
Tempo de Vida do Feixe (com e sem correções no acoplamento) 26/17 h
Energia Perdida nos Dipolos a cada volta 114 eV
Potência Irradiada nos Dipolos (a 100 mA) 11.4 kW
Energy Crítica nos Dipolos 2.08 keV

PARÂMETROS DO BOOSTER

Parâmetro Valor Unidade
Energia 500 MeV
Energia na Injeção 120 MeV
Circunferência 34 m
Eixo Maior 12.3 m
Eixo Menor 7.9 m
Raio de Curvatura dos Dipolos 1.026 m
Campos dos Dipolos 1.63 T
Número de Dipolos 12
Emitância Natural (na Energia Máxima) 284 nm.rad
Ajuste Betatron Horizontal 2.27
Ajuste Betatron Vertical 1.12
Cromaticidade Horizontal Natural -2.1
Cromaticidade Vertical Natural -2.5
Fator de Compactação do Momentum 0.129
Frequêcia RF 476.066 MHz
Número Harmônico 54
Período de Revolução 113.4 ns