sis 18-6 (charge seperator), w. barth, annual meeting, eu construction (cni) contract...
Post on 03-Jan-2016
222 Views
Preview:
TRANSCRIPT
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 1
SIS 18-6 Charge SeparatorW. Barth
• Introduction
• Present Charge Separation System
• Advanced Beam Dynamics Layout
• Technical Layout
• Project Status
• Modified working plan
• Manpower, Costs
L. Heyl, J. Glatz, M. Kaiser, Ch. Will + ...
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 2
The GSI UNIversal Linear ACcelerator
High Current Injector Alvarez Single Gap Resonators
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 3
Reference Ions 130Xe2+ 238U4+ 20Ne1+
A/after stripping) 2.8 3.3 2.0Stripping Efficiency [%] 20 15 90Magnetic Rigidity [Tm] (before Stripping) 3.0 4.1 1.4Magnetic Rigidity [Tm] (after Stripping) 1.3 1.6 1.0Beam Intensity [emA] (at Foilstripper) 57.0 32.9 20.0Beam Intensity [emA] (at SIS Entrance) 11.4 4.9 18.0Beam Power (Pulse) [kW] (at Foilstripper) 1798 1221 456
Transfer Line to the SIS 18
TK_1 (entrance) Foilstripper TK_9 (exit)Bunch Frequency 36.136 MHzW [MeV/u] 11,4b [%] 15,591100% Horizontal Rms-Emittance, norm. [mm*mrad]* 0,349 0,351 0,345
100% Vertical Rms-Emittance, norm. [mm*mrad]* 0,298 0,454 0,53295% Longitudinal Rms-Emittance [mm*mrad]* 0,465 0,518 0,831Particle Transmission in Relation to RFQ-Input [%]* 87,6 86,0 85,7
Single Gap Resonators
Foil-stripper
Charge State Analysisto SIS 18
FAIR:40 emA
(1490 kW)
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 4
Present Charge Separation System
• Stripper-system consisting of 3 pathways
• 25m space charge dominated beam transport for the stripped beam (multi charge state beam) leads to significant emittance growth
• Charge analyzing system (11-dipole) with a resolution of 1.5% is sufficient for low intensity beams with only small emittance areas
• Difficult beam optimization for transport from the stripper to the charge separation.
Foilstripper
25m
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 5
New Charge Separator-Concept
• Compact (6m) system of four vertical 35-1.6 T-dipole magnets (field homogeneity 1.5 %)
• Sufficient for pulse operation: 3 Hz pulsed mode, 5 Hz demand mode
• Dipole chamber with low eddy currents in pulse operation, copper walls and apertures for
low radioactivity from the impact of unwanted charge states, cooling and protection from
thermal stress
• Stripper-system integrated
• Short (space charge dominated) beam transport (multi charge state beam): 1m
• less emittance growth
• Intensity gain inside SIS-acceptance 20%
• Charge-resolution ≤ 1%
• Improved beam operating
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 6
Stripper Concept with (more than) 3 Pathways
High Current Operation
No Stripping
Low Current Operation
1.
2.
3.
High Current Operation (FAIR) Quadrupole
Foil exchanger(20 stripper foils)
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 7
New Charge Seperator: Beam Dynamics I
horizontallyStripper Foil for high current heavy ion operation (sweeper)... for medium current
operation (sweeper)
... for low current operation (kicker)
Kicker 2
Sweeper 2
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 8
New Charge Seperator: Beam Dynamics II
vertically
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 9
New Beam Diagnostics Test Bench
quadrupole duplett hor./vert. slit profile gridh/v-steerer
beamdump
• ion current• beam profile• position (correction)• beam emittance• bunch structure (non destructive)• beam energy
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 10
Technical Layout/Overview
dipole 1&2 dipole 3&4
kicker 2
beam diagnostic box (profile grid, analyzing slit)
(double-)kicker 3
quad-doublet
beam diagnostic boxes (emittance measurement)
beam dump
no change no changereused components
steerer
+ beam transformers+ phase probes
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 11
list of componentsNr. StLNr. Element Anz. Zeichnungsnummer Nomenkaltur Name Bearbeiter/Phys Eigenheiten Status Datum: 21.09.2006 St Dat geändert am Nr. StLNr. Element Anz. Zeichnungsnummer Nomenkaltur Name Bearbeiter/Phys Eigenheiten Status St Dat geändert am
1 Innerhalb LASEP 71 66 Strahltrafo 1 DS100 TK3DT3 Apertur 48mm vorhanden eingebaut / verschieben + 21.08.2006
2 72 67 4 geteilte Phasensonde 1 DB570 TK3DP3X Apertur 50mm vorhanden eingebaut / verschieben + 21.08.2006
3 Umlenkmagnete 73
4 32 Magnet Dipol 1 1 TFK-SM010 TK3MU1 C. Will Konstruktionsvorgang / Danfysik Verz 74
5 36 Magnet Dipol 2 1 TFK-SM020 TK3MU2 C. Will Konstruktionsvorgang / Danfysik Verz 75 Untere Messlinie
6 40 Magnet Dipol 3 1 TFK-SM030 TK3MU3 C. Will Konstruktionsvorgang / Danfysik Verz 76
7 44 Magnet Dipol 4 1 TFK-SM040 TK3MU4 C. Will Konstruktionsvorgang / Danfysik Verz 77 Ventil 1 TK3VV2T Hammann / Kaiser kommt rein! 21.09.2006
8 27 Vakuumkammer Dipol 1 1 TFK-SV030.010.000 TK3VU1 Barth/ Friedrich/ Glatz/ Kaiser/ Will Diskussion / Konstruktionsbüro Verz 78 4 geteilte Phasensonde 1 STD-000-C81.000.000 TK3DP6X Kaufmann Bestellvorgang 21.08.2006
9 28 Vakuumkammer Dipol 2 1 TFK-SV030.020.000 TK3VU2 Barth/ Friedrich/ Glatz/ Kaiser/ Will Diskussion / Konstruktionsbüro Verz 79
10 29 Vakuumkammer Dipol 3 1 TFK-SV030.030.000 TK3VU3 Barth/ Friedrich/ Glatz/ Kaiser/ Will Zeichnung vorhanden bereit zur Fertigung ? Verz 80 Quadrupolduplett11 30 Vakuumkammer Dipol 4 1 TFK-SV030.040.000 TK3VU4 Barth/ Friedrich/ Glatz/ Kaiser/ Will Zeichnung vorhanden bereit zur Fertigung ? Verz 81 Quadrupolduplett 1 keine vorhanden TK3QD71/72 M. Kaiser in der Vermessung +
12 82
13 Gestell verschiedene Änderungen muß ins KonstBüro 83 Diagnosekammer Emittanzschlitz
14 1 Hauptgestell 1 TFK-SG030.010.000 Auftrag zur Überarbeitung geben 84 Diagnosekammer 1 T-DK020.010 TK3DK6 Kaiser / Heil / Krichbaum unter Exp-Halle / Messnester anbringen + 21.09.2006
15 2 Schäkelaufnahme 1 TFK-SG030.020.000 fällt w eg 85 Profilgitter 23x23x1,75 1 DG400 TK3DG6 M. Kaiser Dorn sagt vorhanden Verz 21.09.2006
16 3 Gestell U 120 1 TFK-SG030.030.000 Auftrag zur Ausschreibung geben 86 Antrieb 1 Dorn fragen Kaiser / Dorn Dorn sagt vorhanden 21.09.2006
17 4 Gestell Magnet D1 1 TFK-SG030.040.000 Auftrag zur Ausschreibung geben 87 Diagnosekammer 1 T-DK330.010 TK3DK6a Heyl / Kaiser keine vorhanden + Verz 22.08.2006
18 5 Gestell Magnet D4 (in PL D2!) 1 TFK-SG030.050.000 Unterschiedlich in Plottliste und in diesem Dokument Auftrag zur Ausschreibung geben 88 Pumpe / mobiler Turbopump-Platz 1 ? ? Hammann / Kaiser längerfristige Leihgabe + 22.08.2006
19 6 Verbindungsstrebe 4 TFK-SG030.060.000 fällt w eg 89 Emittanzschlitz horizontal 1 noch konstruieren TK3DE3H M. Kaiser / Konstr. Büro muß noch konstruiert w erden Verz 21.09.2006
20 7 Gestell klein 1 TFK-SG030.070.000 Gestell fällt w eg, da neue untere Messlinie 90 Antrieb 1 ??? ??? Kaiser / Dorn / Störmer 21.09.2006
21 8 Justierstütze 1 TFK-SG030.080.000 undef 91 Emittanzschlitz vertikal 1 noch konstruieren TK3DE3V M. Kaiser / Konstr. Büro muß noch konstruiert w erden Verz 21.09.2006
22 68 Justierung für Strahlrohr 2 U-SJ560 undef / Einbauhöhe=200mm 92 Antrieb 1 ??? ??? Kaiser / Dorn / Störmer 21.09.2006
23 69 Justierung für Strahlrohr 2 U-SJ560 undef / Einbauhöhe=225mm 93
24 70 Justiereinrichtung 2 EH-SJ010 undef 94 Strahltrafo 1 DS150 TK3DT6 M. Kaiser / Reeg neu / BES-Lager Großmontage + Verz 22.08.2006
25 71 Justierfüße Magnete 20? SIS-SJ021c L. Heyl, M. Kaiser BES-Lager / Betriebshof große Halle + 22.08.2006 95
26 72 Justierfüße Hauptgestell 4 ESR-SJ 010 M. Kaiser / L. Heyl zurückgelegt / Betriebshof große Halle + 22.08.2006 96 Pumpkammer w ird nicht benötigt 1 DK060.010d TK3?? Kaiser / Heyl / Hammann BES-Lager / Betriebshof kleine Halle + 22.08.2006
27 73 Justierfüße Magnete 16 PIG-J150 C. Will /andere Füße zurückgelegt SIS SJ021c / Zeichnung ändern 22.08.2006 97
28 98
29 es sind 34 SIS-SJ021 Füße 99 62 Diagnosekammer PG/DC
30 für LASEP + Hitrap zurückgelegt 100 173 Schlitzebox / für Profilgitter 1 DK370.020C TK3?? Kaiser / Heyl / Bevcic unter Exp-Halle / Messnester anbringen + 22.08.2006
31 101 61 Profilgitter 64x64x0.8 1 STD-000-C45-000-000 TK3DG7 Kaiser / Dorn / ??? neu / Bestellvorgang / Diagnosegruppe 21.08.2006
32 102 Endtasse 1 DF241a TK3DC7 Kaiser / Dorn / ??? vorhanden / Zusammenbauen lassen 21.08.2006
33 103
34 104
35 105
Nr. StLNr. Element Anz. Zeichnungsnummer Nomenkaltur Name Bearbeiter/Phys Eigenheiten Status St Dat geändert am Nr. StLNr. Element Anz. Zeichnungsnummer Nomenkaltur Name Bearbeiter/Phys Eigenheiten Status St Dat geändert am
36 Vakuumteile 106 Obere Strahllinie hinter Dipol 4
37 31 Wellenbalg CF 100 L=115 4 TFK-SV030.050.000 undef 107 Kicker 1!2 U-IM560 / Glatz TK3MK3 Kaiser / Glatz neuer Kicker / Glatz fragen w elcher / 2X 21.08.2006
38 32 Wellenbalg CF 100 L=160 1 TFK-SV030.060.000 undef 108 Netzteil für U-IM560 1!2 ?? ?? Kaiser / Ramakers Spez und anfordern 21.08.2006
39 51 Abschirmblende D048 1 T-DB130 in der jetzigen Strahllinie eingebaut 109 ?? Phasensonde 1 TK3VU7
40 52 Abschirmblende 80x45 1 TFK-DB280.000.000 als T-DB230 eingebaut; auffräsen 110
41 53 Abschirmblende 65x30 1 TFK-DB290 undef 111 Quadrupolduplett 1 SIS-SM081 TK3QD61/62 eingebaut / verschieben +
42 54 Wellenbalg mit Abschirmung 1 TFK-DB300 undef 112
43 55 Membranbalg mit Abschirmblende 1 TFK-DB310 undef 113 Diagnosekammer44 56 Wellenbalg mit Abschirmblenden 1 TFK-DB320 undef 114 Vakuumkammer 1 T-DK330.010 TK3DK4 eingebaut verschieben 21.08.2006
45 57 Pneumatisches Ventil 1 ? ? Hammann / Kaiser undef / eingebaut 115 Profilgitter 1 DG200 TK3DG4 / 47x47x1 eingebaut verschieben 21.08.2006
46 38 4 kt Rohr 1 1 TFK-SV030.000.010 Auftrag an Werkstatt geben 116
47 39 4 kt Rohr 2 1 TFK-SV030.000.020 Auftrag an Werkstatt geben 117 Phasensonde 1 DB 570 TK3DP5X / Apertur 50mm; Länge 55mm eingebaut / verschieben + 21.08.2006
48 40 4 kt Rohr 3 1 TFK-SV030.000.030 Auftrag an Werkstatt geben 118
49 41 4 kt Rohr 4 1 TFK-SV030.000.040 Auftrag an Werkstatt geben 119 Diagnosekammer50 42 4 kt Rohr 5 1 TFK-SV030.000.050 Auftrag an Werkstatt geben 120 Vakuumkammer 1 T-DK330.010 TK3DK5 eingebaut / verschieben - untere Messlinie + 21.08.2006
51 43 4 kt Rohr 6 1 TFK-SV030.000.060 Auftrag an Werkstatt geben 121 Faradaytasse 1 DF240 ??? eingebaut / verschieben - DK210.010 + 21.08.2006
52 44 4 kt Rohr 7 2 TFK-SV030.000.070 Auftrag an Werkstatt geben 122
53 45 4 kt Rohr 8 2 TFK-SV030.000.080 Auftrag an Werkstatt geben 123
54 46 4 kt Rohr 9 2 TFK-SV030.000.090 Auftrag an Werkstatt geben 124
55 125
56 Sweeper 126
57 64 Sw eeper mit Kammer 75x46 1 58-Y15-A01 KSZ401 TK3MW2 Kaiser eingebaut / vorhanden / Kabel umlegen 127 Stripperbereich58 Kammer für Sw eeper 1 TK3VU5 Kaiser eingebaut / vorhanden 128 Quad-Singulett 175mm (Typ TK9) SIS-SM 110c TK3QS5 eingebaut + 00.00.0000
59 129 Blende 90x23mm CF160 T-DB 180 TK3DB1A eingebaut + 00.00.0000
60 Diagnosekammer Separation 130 Stripperkammer T-DK 170.010d TK3DK2 eingebaut + 00.00.0000
61 63 Vakuumkammer DK210 1 T-DK210.010 TK3DK3 Glatz / Kaiser vorhanden Ort: BES-Lagerplatz + Verz 21.08.2006 131 ___F links: Blende / PL-Antrieb TK3DB… eingebaut + 00.00.0000
62 58 Separator Schlitzepaar T-DB 270 2? T-DB270 TK3DS3 Kaiser / Dorn / Graf vorhanden laut Glatzliste / Graf fragen Verz 21.09.2006 132 ___F oben: Stripper / Schrittmotor LISA-F 010 TK3DF2 eingebaut + 00.00.0000
63 60 Faradaytasse 1 DF240_Blatt_1_VON_2 TK3DC3 vorhanden / in jetziger DK3TK5 + Verz 21.09.2006 133 ___F unten: Profilgitter, 95x31x1 DG420/ DL 271 TK3DG2 eingebaut + 00.00.0000
64 241 Belastungsangabe für Festo-Zylinder 1 DF240_Blatt_2_VON_2 vorhanden / in jetziger DK3TK5 + 21.09.2006 134 ___F schräg links: blind + 00.00.0000
65 169 Profilgitter u. Lineatdurchführung 1 DG200 DL290 (DL292) TK3DG3 vorhanden Ort: Dorn 21.08.2006 135
66 Pumpe / IG Pumpe 400l 1 ? ? Hammann / Kaiser vorhanden / Hammann + 22.08.2006 136 Balg CF150 Länge 125 (115) muß konstruiert w erden
67 Kicker 137 ___Blende vorn 100x40R100 muß konstruiert w erden
68 65 Kicker-Magnet 1 U-IM 560 TK3MK2 Lager Großmontage unter ExpHalle + 21.08.2006 138 ___Blende hinten 94x40, CU D120+ muß konstruiert w erden
69 Kammer für Steerer/Kicker 1(3) TK3VU6 139 Ventil CF160, Stehbolzen LASEPseitig TK3VV1T / CF160 Flansch eingebaut + 00.00.0000
70 Netzteil für U-IM560 1(3) bestellen? Ramakers 21.08.2006 140 Strahltrafo 1 DS 150 TK3DT2 M. Kaiser / Reeg eingebaut / verschieben + 21.08.2006
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 12
Status/component listtype element units existing comment
box 4 4 o.k.beam transformer 3 3 o.k.phae probe 3 2 orderedprofil grid 3 2 orderedfaraday cup 2 2 o.k.slit (emittance) 2 0 to be designedslit (analysing) 1 1 o.k.dipole 4 0 orderedsweeper 1 1 o.k.kicker/steerer 3 1 orderedquadrupole duplett 1 1 o.k.dipole 3 3 o.k.sweeper 1 1 o.k.kicker/steerer 2 2 o.k.quadrupole duplett 2 2 o.k.
vacuum components to be defined ?partly in house
?
supportstechnical design until 12/2006
? 0 ?
power supplies
magnets
beam diagnostics
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 13
Dipole magnets
dipole 1
dipole 2
dipole 3
dipole 4
segment(for dipole 1)
• 01/2006 specification
• 02/2006 call for tender
• 04/2006 ordering
• 12/2006 delivery to GSI
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 14
Dipole chambers
copper layers
copper layers
copper layers
water cooling
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 15
Technical Layout
Charge separator system
New beam diagnostics test bench
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 16
Project Status
type element units existing commentbox 4 4 -beam transformer 3 3 -phase probe 3 2 orderedprofil grid 3 2 orderedfaraday cup 2 2 -slit (emittance) 2 0 to be designedslit (analysing) 1 1 -dipole 4 0 orderedsweeper 1 1 -kicker/steerer 3 0 orderedquadrupole duplett 1 1 -dipole 3 3 -sweeper 1 1 -kicker/steerer 2 2 -quadrupole duplett 2 2 -
vacuum components not defined ?partly in house
to be designed
supports not defined - 0 to be designed
power supplies
magnets
beam diagnostics
Components
element units per unit [l/min] total [l/min]
dipole magnets 1,2 2 138 276
dipole magnets 3,4 2 120 240
dipole chambers 4 5 20
steerer, sweeper 4 5 20
quadrupole duplett 1 10 10
beam diagnostics (fc, slits) 5 5 25
total: 591
cooling water(esimated for LASEP+beam diagnostics bench)
• advanced beam dynamics fixed• new beam diagnostics test bench design/techn. layout• dipoles ordered• most of the components in house/ordered• dipole chamber (specs, call for tender, ordering) 2007• carriage system (specs, call for tender, ordering) 2007• preparation of controls system
• additional beam diagnostics defined, partly ordered• technical layout/drawings of the whole beam line• shutdown planning 2007• planning of infrastructure (media, cable) started• no show stoppers
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 17
Working Plan
(pre-)assembly of the complete charge separator
Insertion in the transfer line
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 18
Investment, personnelInvestment 2006 2006 2006 2006 2007 2007 2007 2007 2008
Tasks/Milestones 1st quarter 2nd quarter 3rd quarter 4th quarter 1st quarter 2nd quarter 3rd quarter 4th quarter 1st quarter sum
Task1:Dipole m agnets for the charge state separator 57,27 0 0 0 114,54 19,09 0 0 0 190,9
Task2:Dipole cham bers and vacuum com ponents 0 0 0 0 30 30 25 0 0 85
Task3:
Integration 0 0 0 0 15 10 15 10 0 50
Task4:Mounting concept and com m issioning (alignm ent) 0 0 0 0 0 20 15 15 0 50
Task5:new stripper concept+beam diqagnostics test bench
0 2,5 4,5 14 49 3 2,5 2,5 0 78
sum 57,27 2,5 4,5 14 208,54 82,09 57,5 27,5 0 454
Personell
Tasks/Milestones S+
T E S T E S T E sum
Task1:
Dipole m agnets for the charge state separator 0,1 0,1 0,2 0 0 0,2 0 0 0 0,6
Task2:
Dipole cham bers and vacuum com ponents 0,1 0,1 0,1 0 0 0,1 0 0 0 0,4
Task3:
Integration 0,1 0,1 0,1 0 0 0,1 0 0 0 0,4
Task4:
Mounting concept and com m issioning 0,2 0,2 0,1 0,3 0,5 0,1 0,3 0,5 0,5 1,4
sum 0,5 0,5 0,5 0,3 0,5 0,5 0,3 0,5 0,5 2,8
2006 2007 2008
techn. (3Y), 01/03/2006
eng. (3 Y/50%), 01/02/2006
EU-personal hired:
GSI-personal:
- scientist (50 %)
- task 5/senior scientist (temporarily)
• steerer (24 k€)
• phase probe (5 k€)
• SEM-grid (11 k€)
• High current slits (23 k€)
• techn. layout/ext. (15 k€)
(basic approach: 465 k€)
SIS 18-6 (Charge seperator), W. Barth, annual meeting, EU construction (CNI) contract "DIRAC-PHASE-1", September 26, 2006 19
Beam Dynamics III
Charge Separation
Emittance GrowthL. Groening
top related