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Analytische und Numerische Untersuchung von Elektrostatischen Quadrupolaren Pick-ups

Tsemo Kamga, Joel Alain :
Analytische und Numerische Untersuchung von Elektrostatischen Quadrupolaren Pick-ups.
[Online-Edition: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4580]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2015)

Official URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4580

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der analytischen und numerischen Untersuchung von elektrostatischen quadrupolaren Pick-ups. Diese Pick-ups bezeichnen in der Beschleunigerphysik Sensoren, die sensitiv in Bezug auf das zweite Moment eines elektrisch geladenen Teilchenstrahls sind und werden in der Strahldiagnostik unter anderem für die Bestimmung der transversalen Strahlemittanz mit Hilfe der Messung des zweiten Moments des Strahls verwendet.

Die zwei bekanntesten Signalverarbeitungsmethoden zur Bestimmung des quadrupolaren Signals und somit des zweiten Moments des Strahls sind die difference over sum- und die log ratio-Methode. Das quadrupolare Signal, erhalten aus diesen beiden grundlegenden Methoden, hängt nicht nur von der zu messenden Größe, nämlich dem zweiten Moment des Strahls, sondern auch von der Strahlposition ab. Um diese Komponenten mit hinreichender Genauigkeit separieren zu können, muss die Strahlablage so klein sein, dass die Linearität des dipolaren Signals in Bezug auf die Strahlposition gewährleistet ist.

Das wesentliche Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, ein Verfahren zur Bestimmung des quadrupolaren Signals zu entwickeln, mit dem auch für große Werte der Strahlposition das zweite Moment des Strahls mit einer angemessenen Genauigkeit bestimmt werden kann. Die in dieser Arbeit entwickelte Methode wird an verschiedenen Pickup-Designs getestet und mit den oben erwähnten traditionellen Methoden verglichen.

Darüber hinaus werden verschiedene Pick-up-Modelle, die bis jetzt als Strahlpositionsmonitore eingesetzt wurden, numerisch untersucht, um herauszufinden, ob sie als quadrupolare Pick-ups verwendet werden können.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2015
Creators: Tsemo Kamga, Joel Alain
Title: Analytische und Numerische Untersuchung von Elektrostatischen Quadrupolaren Pick-ups
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der analytischen und numerischen Untersuchung von elektrostatischen quadrupolaren Pick-ups. Diese Pick-ups bezeichnen in der Beschleunigerphysik Sensoren, die sensitiv in Bezug auf das zweite Moment eines elektrisch geladenen Teilchenstrahls sind und werden in der Strahldiagnostik unter anderem für die Bestimmung der transversalen Strahlemittanz mit Hilfe der Messung des zweiten Moments des Strahls verwendet.

Die zwei bekanntesten Signalverarbeitungsmethoden zur Bestimmung des quadrupolaren Signals und somit des zweiten Moments des Strahls sind die difference over sum- und die log ratio-Methode. Das quadrupolare Signal, erhalten aus diesen beiden grundlegenden Methoden, hängt nicht nur von der zu messenden Größe, nämlich dem zweiten Moment des Strahls, sondern auch von der Strahlposition ab. Um diese Komponenten mit hinreichender Genauigkeit separieren zu können, muss die Strahlablage so klein sein, dass die Linearität des dipolaren Signals in Bezug auf die Strahlposition gewährleistet ist.

Das wesentliche Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, ein Verfahren zur Bestimmung des quadrupolaren Signals zu entwickeln, mit dem auch für große Werte der Strahlposition das zweite Moment des Strahls mit einer angemessenen Genauigkeit bestimmt werden kann. Die in dieser Arbeit entwickelte Methode wird an verschiedenen Pickup-Designs getestet und mit den oben erwähnten traditionellen Methoden verglichen.

Darüber hinaus werden verschiedene Pick-up-Modelle, die bis jetzt als Strahlpositionsmonitore eingesetzt wurden, numerisch untersucht, um herauszufinden, ob sie als quadrupolare Pick-ups verwendet werden können.

Uncontrolled Keywords: Pick-ups, quadrupolare Pick-ups, Emittanz, Strahlemittanz, Simulation von Pick-ups
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute of Electromagnetic Field Theory
Date Deposited: 12 Jul 2015 19:55
Official URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4580
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-45807
Referees: Weiland, Prof. Dr. Thomas and Klingbeil, Prof. Dr. Harald
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 11 May 2015
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Pick-ups, quadrupolare Pick-ups, quadrupole pick-up, emittance, beam emittance, simulation of pick-upsUNSPECIFIED
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
The present work is concerned with the analytical and numerical investigation of electrostatic quadrupolar pick-ups. These pick-ups are sensors in accelerator physics which are sensitive to the second moment of an electrically charged particle beam and are used in beam diagnostics amongst other things for determining the transverse beam emittance by means of the measurement of the so second moment of the beam. The two most known signal processing methods for measuring the quadrupolar signal und thus the second moment of the beam are the difference over sum and the log ratio method. The quadrupolar signal obtained from these two basic methods depends on both the second moment of the beam, which is the information we need, as well as the beam position. Consequently, a reasonable accuracy in the separation of the quadrupolar moment will only be achieved if the value of the beam position is small, so that the linearity of the dipole signal is assured with respect to the beam position. The main goal of this work is to develop a method for measuring the quadrupolar signal, with which even for large values of the beam position, the second moment of the beam can be determined with a reasonable accuracy. The method developed in this study will be tested against various pick-up designs and compared with the above mentioned traditional methods. In addition, various pick-up types, that have been used so far as beam position monitors, will be investigated numerically to find out whether they can be operated as quadrupolar pick-ups.UNSPECIFIED
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