Lars Hermansson Maja Olvegård November 18, 2015 Studiebesök Acceleratorverksamhet vid FREIA-laboratoriet Facility for Research Instrumentation and Accelerator development Lars Hermansson Maja Olvegård November 18, 2015

Var finns de? Uppsala: Hemma ? The Svedberglaboratoriet (TSL) Tandemlaboratoriet (Ångströmlab) Skandionkliniken (Akademiska sjukhuset) Hemma ? (gamla TV-apparater) NCCs webkamera 30/9 2013 vid CERN, utanför Geneve (partikelkrossare) …och väldigt många andra ställen

Vad används de till? Materialstudier (mikroskop) MAX-IV (synkrotronljus) ESS (neutroner) Fysikstudier (atomfysik, kärnfysik, partikelfysik) LHC (CERN) Tevatron (USA) KEKB (Japan) Bestrålningsverksamhet (cancerterapi, elektroniktester, halvledardopning) Skandion TSL (Svedberglaboratoriet) TSL, Skandionkliniken ...och mycket annat.

Partikelkrossare HERA vid DESY, Hamburg, Tyskland LHC vid CERN, Geneve, Schweiz HERA vid DESY, Hamburg, Tyskland p+e⁻ p+p SLC vid SLAC, Kalifornien, USA e⁺+e⁻

Partikelkrossare: LHC

Neutronspallationskälla ESS – European Spallation Source Lund MAX-IV synktrotronljus – interagerar med laddade partiklar elektronfördelning ytor ESS neutroner kärnfördelning på djupet magnetiska egenskaper Protoner, accelereras i en linac och riktas mot ett block wolfram där de bromsas in. Vid inbromsningen i wolframblocket sker reaktioner som producerar allehanda kärnfragment, bland annat neutroner. Neutronerna sorteras ut, modereras (bromsas in) och används som prob för att studera material och processer på djupet.

Acceleration Laddade partiklar accelereras med elektriska fält och böjs med magnetiska fält DC or AC ? + - p Partiklarna acceleras en gång. Maximala accelerationen begränsas av den anbringade spänningspotentialen Partiklarna “surfar” på elektromagnetiska radiofrekvensvågor (RF). Fältets riktning synkroniseras med partiklarnas hastighet och de får en knuff i varje kavitet. Många kaviteter kan radas efter varandra

Accelerationsteknik Accelerationskaviteter är resonanta strukturer. (jmfr gunga) Höga elektriska fält uppnås (100 MV/m) och därmed höga accelerationspotentialer. De kan göras normalledande eller supraledande. Normalledande (koppar) Supraledande (niobium) Används i rumstemperatur, ingen flytande helium krävs Högre fältstyrka möjlig Kortare accelerator för samma energi Används nedkylda till ~2K. Värms ej upp (nohm), kan köras kontinuerligt. Lägre energiförbrukning

Acceleratorfysik i Uppsala Högenergifysik FLASH och European X-FEL (frielektronlaserprojekt i Hamburg) - Laser heater - strålinstrumentering CLIC (partikelkrossarprojekt vid CERN) - strålinstrumentering - accelerationsexperiment - urladdning i kaviteter FREIA CLIC - RF test-stand? ESS - System för RF-distribution - Test av supraledande kaviteter och moduler En frielektronlaser för Terahertz-strålning?

FREIA-laboratoriet (exteriör)

FREIA-laboratoriet (interiör) Verkstad Vacuumlab Elektroniklab Kontrollrum Datainsamling Kryoanläggning för framställning av flytande helium Högfrekvensutrustning Högeffektförstärkare Horisontell testkryostat med strålskyddsbunker Vertikal testkryostat

Acceleratorforskning vid FREIA I FREIA ska vi undersöka supraledande accelerationskaviteter för ESS räkning. Anläggning för flytande kväve och helium Stor kryostat Kraftfulla RF-förstärkare och RF-transmissionslinjer (vågledare och koaxiella) ESS Spoke section 80-200 MeV 13 färdiga cryomoduler ska testas 352,21 MHz; 8 MV/m

Horisontell cryostat