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Modeling and Control of Longitudinal Single-Bunch Oscillations in Heavy-Ion Synchrotrons

Lens, Dieter (2012)
Modeling and Control of Longitudinal Single-Bunch Oscillations in Heavy-Ion Synchrotrons.
Buch, Zweitveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

This thesis contributes to the modeling and analysis of longitudinal radio frequency (RF) feedback systems in heavy-ion synchrotrons. Synchrotrons are ring accelerators with a constant reference orbit of the particle beam. They allow the acceleration of particles such as electrons, protons, and heavy ions to highest energies. The desired specifications for beam properties such as the quality, energy, and intensity drive the development of new accelerator components. Among other objectives, the stabilization of the beam before and during the acceleration is desirable to preserve the beam quality. The thesis deals with the modeling of longitudinal coherent oscillations of a bunched beam. The main focus is on the usability of the models for the analysis and design of digital RF feedback loops. The analysis of these models with methods from control theory leads to new insight into the possibilities of RF feedback with regard to the longitudinal beam stabilization. In particular it is shown that the nonlinearity of the beam dynamics plays a major role in the damping of coherent oscillations of higher order. An analysis of a specific RF feedback setup and the comparison with experimental data shows the practical relevance of the models.

Typ des Eintrags: Buch
Erschienen: 2012
Autor(en): Lens, Dieter
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Modeling and Control of Longitudinal Single-Bunch Oscillations in Heavy-Ion Synchrotrons
Sprache: Englisch
Referenten: Adamy, Prof. Dr.- Jürgen ; Klingbeil, Prof. Dr.- Harald
Publikationsjahr: Mai 2012
Ort: Darmstadt
Verlag: TU Darmstadt
Datum der mündlichen Prüfung: 20 Januar 2012
URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-29886
Kurzbeschreibung (Abstract):

This thesis contributes to the modeling and analysis of longitudinal radio frequency (RF) feedback systems in heavy-ion synchrotrons. Synchrotrons are ring accelerators with a constant reference orbit of the particle beam. They allow the acceleration of particles such as electrons, protons, and heavy ions to highest energies. The desired specifications for beam properties such as the quality, energy, and intensity drive the development of new accelerator components. Among other objectives, the stabilization of the beam before and during the acceleration is desirable to preserve the beam quality. The thesis deals with the modeling of longitudinal coherent oscillations of a bunched beam. The main focus is on the usability of the models for the analysis and design of digital RF feedback loops. The analysis of these models with methods from control theory leads to new insight into the possibilities of RF feedback with regard to the longitudinal beam stabilization. In particular it is shown that the nonlinearity of the beam dynamics plays a major role in the damping of coherent oscillations of higher order. An analysis of a specific RF feedback setup and the comparison with experimental data shows the practical relevance of the models.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache
nicht bekannt[undefiniert]
Schlagworte:
Einzelne SchlagworteSprache
Accelerator technology, Heavy-ion synchrotron, Longitudinal phase space, Longitudinal single-bunch oscillations, Radio frequency feedback loops, Moment method, Beam experiment, Particle tracking, Controllability, Output feedbackEnglisch
Zusätzliche Informationen:

Druckausg.: Düsseldorf : VDI-Verl., 2012. ISBN 978-3-18-520908-6. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 8, Bd. 1209. [Darmstadt, TU, Diss, 2012]

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Automatisierungstechnik und Mechatronik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Automatisierungstechnik und Mechatronik > Regelungsmethoden und Robotik (ab 01.08.2022 umbenannt in Regelungsmethoden und Intelligente Systeme)
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder (ab 01.01.2019 umbenannt in Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder)
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Theorie Elektromagnetischer Felder (ab 01.01.2019 umbenannt in Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder) > Beschleunigertechnik (bis 31.12.2018)
Hinterlegungsdatum: 02 Jun 2012 10:13
Letzte Änderung: 22 Feb 2024 14:18
PPN:
Referenten: Adamy, Prof. Dr.- Jürgen ; Klingbeil, Prof. Dr.- Harald
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 20 Januar 2012
Schlagworte:
Einzelne SchlagworteSprache
Accelerator technology, Heavy-ion synchrotron, Longitudinal phase space, Longitudinal single-bunch oscillations, Radio frequency feedback loops, Moment method, Beam experiment, Particle tracking, Controllability, Output feedbackEnglisch
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