Die ESR-Maschine

Der Experimentier-Speicherring ESR erlaubt die Speicherung geladener Teilchen mit relativistischen Geschwindigkeiten über einen weiten Bereich von Massen und Energien. Das Hauptinteresse liegt bei hochgeladenen Schwerionen und radioaktiven Strahlen, die im Fragment-Separator FRS produziert werden. Alle im ESR genutzten Ionen werden im Schwerionen-Synchrotron SIS auf die erforderlichen Energien beschleunigt und zum ESR transferiert. Wesentliches Merkmal des ESR ist die Möglichkeit, die Qualität des gespeicherten Strahls durch Phasenraumkühlung um viele Größenordnungen zu verbessern. Hierfür steht sowohl Elektronenkühlung wie auch stochastische Kühlung zur Verfügung. Für Experimente mit gespeicherten Strahlen wurde ein internes Gas-Target in eine gerade Strecke des ESR integriert. Ein weiteres Merkmal des ESR ist die Möglichkeit, die bei hohen Energien produzierten hochgeladenen Ionen- und Fragmentstrahlen auf niedrige Energien abzubremsen. Die abgebremsten Strahlen können für Experimente im Speicherring genutzt werden oder aus dem Speicherring extrahiert werden. Dafür steht ein langsames Extraktionsverfahren für Experimente an externen Targets zur Verfügung oder eine schnelle Extraktion, mit der die niederenergetischen Ionen zur weiteren Abbremsung zum CRYRING oder dem HITRAP-Linearbeschleuniger weitergeleitet werden können. Die Speicherung hochgeladener Ionen, insbesondere bei niedrigen Energien erfordert ein ausgezeichnetes Vakuum, weshalb der ESR mit einem UHV-System ausgestattet ist, das einen Druck im Bereich von 10-11 mbar erlaubt.

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Ein Teil des ESR (orange Dipolmagnete, rot Quadrupolmagnete).

circumference

108.36 m

maximum bending power

10 Tm

magnets

6 diplole magnets

20 quadrupole magnets

8 sextupole magnets

12 horizontal steerers

8 vertical steerers

rf

2 rf cavities

max. voltage 5 kV each

frequency 0.8-5.0 MHz

electron

cooling

Voltage 2-240 kV

max. electron current 1 A

electron beam diameter 5 cm

interaction length 2.5 m

max. solenoidal field 200 mT

stochastic

cooling

Bandwidth 0.9-1.7 GHz

installed CW power 2.4 kW

longitutinal cooling: Palmer,

TOF or notch filter

vacuum

Operational 10-11 mbar

bakeable up to 300 °C

beam

diagnostics

12 position monitors

dc transformer

fast current transformer

2D beam profile monitor

broad band Schottky monitor

resonant Schottky monitor injection

directly from SIS18 synchrotron

or via fragment Separator FRS

fast partial aperture kicker

extraction

2 extraction points fast

kicker extractionor ultraslow

charge exchange extraction

experimental equipment

internal gas jet target

movable detector pockets

laser beam windows