Physics and Design of High-Intensity Circular Accelerators

165 Pages·2007·2.06 MB·English

High(cid:2)Intensity Circular Accelerators J(cid:3) Wei(cid:4) A(cid:3) Fedotov(cid:4) Y(cid:3) Papaphilippou
Physics and Design of High(cid:2)Intensity
Circular Accelerators
(cid:0)June (cid:2)(cid:3)(cid:4) (cid:2)(cid:5)(cid:5)(cid:2)(cid:6)
(cid:0)DRAFT(cid:6)
J(cid:2) Wei(cid:3) A(cid:2) Fedotov(cid:3) Y(cid:2) Papaphilippou
Brookhaven National Laboratory
(cid:5) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Preface
Preface
High(cid:2)intensitysynchrotronsandaccumulatorringsareessentialelementsfornew(cid:2)generation
acceleratorfacilitiesincludingspallationneutronsources(cid:4) neutrinofactories(cid:4)andmulti(cid:2)functional
applications(cid:3) This course is to introduce design principle and procedure(cid:4) beam physics and
technology for the high(cid:2)intensity frontier machines(cid:3) We will start from the design philosophy
and basic functions of the ring and the transport lines(cid:4) and study machine lattice and op(cid:2)
timization(cid:4) injection and extraction options(cid:4) and machine aperture determination(cid:3) We then
will emphasize on beam dynamics subjects including space charge(cid:4) transverse phase space
painting(cid:4) longitudinal beam con(cid:9)nement with single and dual harmonic radio(cid:2)frequency sys(cid:2)
tems(cid:4) magnetic nonlinearity and fringe (cid:9)eld(cid:4) and beam collimation(cid:3) In computer simulation
sessions we will study basic tracking and mapping techniques(cid:4) tune spread and resonance
analysis techniques(cid:4) and statistical accuracy(cid:3) Finally(cid:4) we will discuss more advanced topics
like transition crossing(cid:4) intra(cid:2)beam Coulomb scattering(cid:4) beam(cid:2)in(cid:2)gap cleaning(cid:4) chromatic and
resonance correction(cid:4) electron cloud e(cid:10)ects and instabilities(cid:3)
Prerequisites(cid:11) Accelerator fundamentals or Accelerator physics
(cid:6) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Contents
Contents
(cid:0) Introduction (cid:2)
(cid:5)(cid:3)(cid:5) Overview (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)
(cid:5)(cid:3)(cid:6) Beam Power(cid:4) Current(cid:4) Time Structure (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)
(cid:5)(cid:3)(cid:12) Beam loss(cid:4) Radiation(cid:4) Activation(cid:4) Protection (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)
(cid:5)(cid:3)(cid:13) Design Philosophy (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)
(cid:3) Design Topics (cid:0)(cid:2)
(cid:6)(cid:3)(cid:5) Key parameters (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:5) Ion species (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:6) Kinetic energy (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:12) Repetition rate (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:13) Intensity and bunch length (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:14) Emittance (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:7)
(cid:6)(cid:3)(cid:6) Layout (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:7)
(cid:6)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:5) Transport lines (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:7)
(cid:6)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:6) Ring (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:7)
(cid:6)(cid:3)(cid:12) Lattice (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:6)(cid:5)
(cid:6)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:5) Arc (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:6)(cid:5)
(cid:6)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:6) Dispersion suppressor (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:6)(cid:14)
(cid:6)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:12) Straight (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:6)(cid:7)
(cid:6)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:13) Working point selection (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:6)(cid:7)
(cid:6)(cid:3)(cid:13) Acceptance (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:6)(cid:16)
(cid:6)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:5) Transverse acceptance (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:12)(cid:8)
(cid:6)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:6) Longitudinal acceptance (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:12)(cid:13)
(cid:6)(cid:3)(cid:14) Collimation and Collection (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:12)(cid:17)
(cid:6)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:5) Transverse collimation (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:12)(cid:17)
(cid:6)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:6) Momentum collimation and beam(cid:2)in(cid:2)gap cleaning (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:12)(cid:16)
(cid:6)(cid:3)(cid:17) Injection and Painting (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:13)(cid:14)
(cid:6)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:5) Single(cid:2)turn injection (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:13)(cid:14)
(cid:6)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:6) Conventional multi(cid:2)turn injection (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:13)(cid:17)
(cid:6)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:12) Charge(cid:2)exchange multi(cid:2)turn injection (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:13)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:13) Other novel injection schemes (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:14)(cid:6)
(cid:6)(cid:3)(cid:15) Longitudinal Beam Capture and Ramping (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:14)(cid:12)
(cid:6)(cid:3)(cid:7) Extraction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:14)(cid:14)
(cid:6)(cid:3)(cid:16) Magnet System (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:14)(cid:17)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:8) Radio(cid:2)Frequency System (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:14)(cid:15)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:5) Instability Control (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:8)
(cid:6)(cid:3)(cid:5)(cid:6) Diagnostics (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:5)
(cid:12) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Contents
(cid:4) Single(cid:5)Particle Dynamics (cid:6)(cid:3)
(cid:12)(cid:3)(cid:5) The single(cid:2)particle relativistic Hamiltonian (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:6)
(cid:12)(cid:3)(cid:6) Linear betatron motion (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:12)
(cid:12)(cid:3)(cid:12) Action(cid:2)angle variables (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:17)
(cid:12)(cid:3)(cid:13) Generalized non(cid:2)linear Hamiltonian (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:15)
(cid:12)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:5) Transverse (cid:9)eld expansion (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:15)
(cid:12)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:6) Derivation of the Hamiltonian (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:7)
(cid:12)(cid:3)(cid:14) Classical perturbation theory (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:17)(cid:7)
(cid:12)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:5) Application to the accelerator Hamiltonian (cid:2) Resonance driving terms (cid:3) (cid:15)(cid:5)
(cid:12)(cid:3)(cid:17) Tune Shift and Tune Spread (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:12)
(cid:12)(cid:3)(cid:15) The single resonance treatment (cid:2) Secular perturbation theory (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:12)
(cid:12)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:5) Resonance overlap criterion (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:14)
(cid:12)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:6) Single resonance treatment for the accelerator Hamiltonian(cid:2) Resonance
widths (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:17)
(cid:12)(cid:3)(cid:7) The choice of the working point (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:17)
(cid:12)(cid:3)(cid:16) Linear Imperfections and correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:15)
(cid:12)(cid:3)(cid:16)(cid:3)(cid:5) Steering error(cid:4) closed orbit distortion and correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:15)(cid:15)
(cid:12)(cid:3)(cid:16)(cid:3)(cid:6) Gradient error and correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)(cid:8)
(cid:12)(cid:3)(cid:16)(cid:3)(cid:12) Linear coupling and correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)(cid:5)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:8) Chromaticity (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)(cid:6)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:5) Non(cid:2)linear e(cid:10)ects (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)(cid:13)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:5)(cid:3)(cid:5) Kinematic e(cid:10)ect (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)(cid:13)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:5)(cid:3)(cid:6) Magnet fringe (cid:9)eld (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:7)(cid:14)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:5)(cid:3)(cid:12) High order multipole errors (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:8)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:6) Non(cid:2)linear Correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:8)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:6)(cid:3)(cid:5) Sextupole correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:8)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:6)(cid:3)(cid:6) Skew(cid:2)sextupole correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:5)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:6)(cid:3)(cid:12) Octupole correction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:6)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:6)(cid:3)(cid:13) Error compensation in magnet design (cid:2) An example (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:12)
(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:6)(cid:3)(cid:14) Dynamic aperture (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:13)
(cid:7) Multi(cid:5)Particle Dynamics (cid:8)(cid:2)
(cid:13)(cid:3)(cid:5) Introduction (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:15)
(cid:13)(cid:3)(cid:6) Space(cid:2)charge e(cid:10)ects (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:15)
(cid:13)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:5) Transverse space(cid:2)charge force (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:15)
(cid:13)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:6) Direct incoherent tune shift (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:16)(cid:7)
(cid:13)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:12) E(cid:10)ect of images on incoherent tune shift (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:8)
(cid:13)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:13) Coherent tune shift (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:6)
(cid:13)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:14) E(cid:10)ect on image coe(cid:18)cients due to (cid:9)nite beam size (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:12)
(cid:13)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:17) Summary of major points (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:12)
(cid:13)(cid:3)(cid:12) Self(cid:2)consistent treatment of beams (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:13)
(cid:13)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:5) The Vlasov Equation (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:13)
(cid:13)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:6) KV distribution (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:14)
(cid:13)(cid:3)(cid:12)(cid:3)(cid:12) Stationary distributions in a constant focusing channel (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:15)
(cid:13) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Contents
(cid:13)(cid:3)(cid:13) Envelope description of non(cid:2)KV beams (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:8)(cid:16)
(cid:13)(cid:3)(cid:14) Resonance condition and space charge (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:8)
(cid:13)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:5) Integer resonances (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:5)
(cid:13)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:6) Half(cid:2)Integer resonance (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:6)
(cid:13)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:12) High(cid:2)order resonances (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:12)
(cid:13)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:13) Non(cid:2)KV distributions (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:13)
(cid:13)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:14) E(cid:10)ect of images (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:13)
(cid:13)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:17) Discussion (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:13)
(cid:13)(cid:3)(cid:17) Halo formation and emittance growth (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:14)
(cid:13)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:5) Development of parametric halo (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:14)
(cid:13)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:6) E(cid:10)ect of resonances (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:17)
(cid:13)(cid:3)(cid:17)(cid:3)(cid:12) Other mechanisms (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:17)
(cid:13)(cid:3)(cid:15) Coherent Instabilities (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:15)
(cid:13)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:5) Coupling Impedance (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:15)
(cid:13)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:6) Landau damping (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:7)
(cid:13)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:12) Longitudinal instability in a coasting beam (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:5)(cid:16)
(cid:13)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:13) Transverse instability in a coasting beam (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:6)(cid:8)
(cid:13)(cid:3)(cid:15)(cid:3)(cid:14) Other single(cid:2)bunch instabilities (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:6)(cid:6)
(cid:13)(cid:3)(cid:7) Computer Simulations (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:6)(cid:12)
(cid:13)(cid:3)(cid:7)(cid:3)(cid:5) Overview (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:6)(cid:12)
(cid:13)(cid:3)(cid:7)(cid:3)(cid:6) The SNS simulations using UAL (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:6)(cid:13)
(cid:9) Measurement(cid:10) Correction(cid:10) Commissioning (cid:0)(cid:3)(cid:8)
(cid:6) Design Example(cid:11) Spallation Neutron Source Accumulator (cid:0)(cid:4)(cid:12)
(cid:17)(cid:3)(cid:5) Layouts (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:8)
(cid:17)(cid:3)(cid:6) List of Parameters (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:8)
(cid:17)(cid:3)(cid:12) Lattice (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:5)
(cid:2) Special Topics (cid:0)(cid:4)(cid:4)
(cid:15)(cid:3)(cid:5) Beam Loss Mechanisms (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:12)
(cid:15)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:5) (cid:19)First(cid:2)turn(cid:20) losses (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:12)
(cid:15)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:6) Imperfection resonances (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:13)
(cid:15)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:12) Space(cid:2)charge e(cid:10)ects (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:13)
(cid:15)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:13) Coherent instabilities (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:14)
(cid:15)(cid:3)(cid:5)(cid:3)(cid:14) Ramping loss (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:14)
(cid:15)(cid:3)(cid:6) Scaling law for magnet fringe(cid:2)(cid:9)eld impact (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:17)
(cid:15)(cid:3)(cid:6)(cid:3)(cid:5) Rms momentum kicks(cid:4) general multipolarity (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:12)(cid:17)
(cid:15)(cid:3)(cid:12) Frequency maps and di(cid:10)usion maps (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:8)
(cid:15)(cid:3)(cid:13) Transition Energy Crossing (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:12)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:5) Linear equations of motion (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:12)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:6) Single(cid:2)particle e(cid:10)ects (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:14)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:12) Umst(cid:21)atter e(cid:10)ects (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:14)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:13) Multi(cid:2)particle mismatch (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:14)
(cid:14) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Contents
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:14) Instabilities (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:17)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:17) Simulations (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:17)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:15) Transition jump (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:17)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:7) Other compensation methods (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:15)
(cid:15)(cid:3)(cid:13)(cid:3)(cid:16) Applications (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:15)
(cid:15)(cid:3)(cid:14) Intra(cid:2)Beam Scattering (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:7)
(cid:15)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:5) Beam growth rates (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:13)(cid:7)
(cid:15)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:6) Beam evolution at high energies (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)(cid:5)
(cid:15)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:12) Beam evolution at low energies (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)(cid:6)
(cid:15)(cid:3)(cid:14)(cid:3)(cid:13) Discussions (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)(cid:12)
(cid:15)(cid:3)(cid:17) Electron(cid:2)Cloud E(cid:10)ects (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)(cid:12)
(cid:13) Appendices (cid:0)(cid:9)(cid:7)
(cid:7)(cid:3)(cid:5) List of Symbols (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)(cid:13)
(cid:7)(cid:3)(cid:6) Acknowledgments (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:3) (cid:5)(cid:14)(cid:17)
(cid:17) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Introduction
(cid:4) Introduction
For the (cid:9)ve decades since the discovery of the synchrotron (cid:22)(cid:5)(cid:23) and the principle of alternating(cid:2)
gradient focusing (cid:22)(cid:6)(cid:23)(cid:4) the development of accelerator science and technology has sustained
exponential growth in both the energy and intensity of the proton beam as shown in the
(cid:19)Livingston chart(cid:20) (cid:24)(cid:22)(cid:12)(cid:4) (cid:13)(cid:23) and Figure (cid:5)(cid:25)(cid:3) Combined with an increasing repetition rate(cid:4) the
high proton beam power has extended its use from nuclear and high(cid:2)energy physics to modern
applications including spallation neutron production(cid:4) kaon factories(cid:4) nuclear transmutation(cid:4)
energy ampli(cid:9)cation(cid:4) neutrino factories and muon collider drivers(cid:3)
15
10
ESS(50)
SNS(60)
ISR(dc)
1014 AGS(0.5) JJP(25)
PSR(20)
] CPS(0.8) FNAL MI(0.5)
p
p AGSB(7.5)
[p CPS(0.5) ISIS(50)

N ISIS(50)
, 1013 AGSB(7.5) U70(0.1)
ty CPSB(1) PSR(50) CPSB(0.8)
si KEK PS(0.5)
n
e FNAL bst(15)
nt IPNS(30)
I
KEK PSB(20)
CPS(0.5)
12
10
existing facility
U1.5(20)
AGS under construction
CPS proposed
11
10
1960 1970 1980 1990 2000 2010
YEAR
Figure (cid:5)(cid:11) Evolution of ring intensity (cid:24)particles per pulse(cid:25)(cid:3) The parentheses indicate repetition
rate in Hz(cid:3)
Several factors have made the use of synchrotrons and accumulators possible for high in(cid:2)
(cid:0) (cid:0)
tensity beams(cid:3) One is the development of intense(cid:4) high(cid:2)duty factor(cid:4) low emittance H and H
ion sources(cid:3) A second is the invention of the Radio(cid:2)Frequency Quadrupole (cid:24)RFQ(cid:25) (cid:22)(cid:14)(cid:23)(cid:4) replac(cid:2)
(cid:15) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Introduction
ingCockcroft(cid:2)Waltonas pre(cid:2)accelerator(cid:4) combiningfocusingand accelerationwhilepreserving
emittance(cid:3) A third is the development of linear accelerator technology including permanent
magnet quadrupoles for drift(cid:2)tube linacs and super(cid:2)conducting technology for operational
economy and reliability(cid:3)
This course discusses mainly the development of synchrotrons and accumulators(cid:4) empha(cid:2)
sizing experiences gained in recent years(cid:4) current issues(cid:4) and the future outlook(cid:3)
(cid:0)(cid:2)(cid:0) Overview
Generally(cid:4) there are two types of circular accelerators for high intensity purposes(cid:11) either an
accumulator (cid:24)LAR(cid:25) that accepts beams from an injector (cid:24)usually a full(cid:2)energy linac(cid:25)and then
compresses them to form pulsed time structure(cid:4) or a rapid(cid:2)cycling synchrotron (cid:24)RCS(cid:25) that
accepts beams from an injector (cid:24)either a linear accelerator(cid:4) a cyclotron(cid:4) or a lower(cid:2)energy
synchrotron(cid:25) and then compresses and accelerates them to a higher energy(cid:3)
The LAR scheme has the advantage of a simple ring design with neither (cid:9)eld ramping nor
acceleration(cid:3) The time that the beam spends in the ring is relatively short (cid:24)typically of the
order of (cid:5) ms(cid:25) for many types of instability (cid:24)e(cid:3)g(cid:3) head(cid:2)tail instability(cid:25) to fully develop(cid:3) The
(cid:9)eld quality of the magnets can be optimized by geometrical compensation at the design exci(cid:2)
tation current(cid:3) Therefore(cid:4) this scheme is often preferred for dedicated high(cid:2)intensity facilities
where beam loss needs to be strictly minimized(cid:3) Figure (cid:6) shows the schematic layout of the
proposed European Spallation Source that consists of a full(cid:2)energy linac that accelerates the
(cid:0)
H beam to (cid:5)(cid:3)(cid:12)(cid:12)(cid:13) GeV(cid:4) and then two accumulator rings that compress the beam to desired
pulsed structure for neutron spallation(cid:3)
The RCS scheme has the advantage of a lower(cid:2)cost injector(cid:4) and the potential for energy
and power upgrade by either accelerating to a higher energy or by adding subsequent acceler(cid:2)
ators(cid:3) It can alsobecome a goodcandidate when abunch of short bunch lengthis desired (cid:24)e(cid:3)g(cid:3)
for neutrino factory and muon colliderapplications(cid:25)(cid:3) However(cid:4) in order to reach a high output
power(cid:4) the entire compression process needs to be completed in a short time (cid:24)typically in tens
of ms(cid:25)(cid:3) Consequently(cid:4) a fast ramping is needed demanding a fast magnetic (cid:9)eld cycling(cid:4) a
high voltage radio(cid:2)frequency acceleration system(cid:4) and a large power supply(cid:3) Measures needs
to be taken to reduce the heating caused by ramping magnetic (cid:9)eld without increasing beam
coupling impedance caused by the beam image charge(cid:3) Figure (cid:12) shows the schematic layout
of the JAERI(cid:26)KEK Joint Project under construction at Japan which consists of a (cid:13)(cid:8)(cid:8) MeV
linac(cid:4) a (cid:12) GeV Booster synchrotron(cid:4) and a (cid:14)(cid:8) GeV synchrotron for multi(cid:2)purpose applications
includingnuclear transmutation(cid:24)linac(cid:25)(cid:4) neutron spallation(cid:24)(cid:12) GeV ring(cid:25)(cid:4) and high(cid:2)energy and
nuclear experiments(cid:3)
Table (cid:5) shows main parameters and machine type of some existing and proposed high(cid:2)
intensityfacilitiesincludingspallationneutronsources(cid:4) neutrino(cid:2)factoryprotondrivers(cid:24)NFPD(cid:25)(cid:4)
muoncolliderdrivers(cid:4)nucleartransmutation(cid:4)andenergyampli(cid:9)er(cid:24)EA(cid:25)(cid:22)(cid:12)(cid:17)(cid:4)(cid:12)(cid:15)(cid:23)(cid:3) Amongthem(cid:4)
applications on neutron spallation and neutrino factory(cid:26)muon collider proton driver are made
possible by the high(cid:4) pulsed beam power achieved with accumulators and rapid(cid:2)cycling syn(cid:2)
chrotrons(cid:3)
(cid:7) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Introduction
Figure (cid:6)(cid:11) Schematic layout of the proposed European Spallation Source accelerator complex
(cid:24)courtesy G(cid:3) Rees(cid:4) C(cid:3) Prior(cid:25)(cid:3)
(cid:16) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)
High(cid:2)Intensity Circular Accelerators Introduction
Figure (cid:12)(cid:11) Schematic layout of the proposed JAERI(cid:2)KEK Joint Project accelerator complex
(cid:24)courtesy Y(cid:3) Mori(cid:4) S(cid:3) Machida(cid:25)(cid:3)
(cid:5)(cid:8) June (cid:6)(cid:7)(cid:4) (cid:6)(cid:8)(cid:8)(cid:6)