Manuale operazione DAFNE Beam Test Facility

versione 1.0 del 26-07-2004

L'intento del manuale e' quello di dare le necessarie informazioni all'operazione della BTF sia per gli utenti che per gli operatori. Viene scritto in formato htlm, in modo da poter essere costantemente aggiornato dai suggerimenti che tutti gli operatori e utenti faranno ogni qual volta si incontrino dei punti poco chiari.



Contatti:
Per ogni problema che non si riesca a risolvere riguardante sia il funzionamento che gli accessi alla facility rivolgersi nell'ordine a:

Giovanni Mazzitelli:
e-mail: giovanni.mazzitelli@lnf.infn.it
tel uff: 2411
tel cell: 8064
casa: 06 9924386
Bruno Buonomo:
e-mail: bruno.buonomo@lnf.infn.it
tel uff: 2411
tel cell: 8295
Paolo Valente
e-mail: paolo.valente@lnf.infn.it
tel uff: 06 4991 24362
tel cell: 8047

Sicurezze:
L'operazione BTF si puo' svolgere solo in due stati delle sicurezze di DAFNE: fase Globale e BTF. Le condizioni da rispettare nelle due fasi sono le seguenti:

fase globale: ronda BTF, targhettone inserito (50 mm)
fase BTF: ronda BTF, targhettone inserito (50 mm), camere ionizzazione 8/9 resettate, magneti trasporto DHPTT001, DHPTT011, DHRTT001, DHSTT001 in standby.

suggerimento: ricordarsi che per passare dalla fase globale alla fase DAFNE, deve essere spento il DHSTB001

Operazione:
Le sicurezze impostate in questo modo permettono di accendere il LINAC per il trasporto del fascio in BTF (ma ovviamente non garantiscono che esso ci arrivi!).
Perche' il fascio possa essere trasportato in BTF devono essere impostati correttamente slitte e magneti, qui riportati in ordine di importanza:

magneti di trasporto


DHPTB101: manda il fascio nel primo canale BTF (2.7 gradi rispetto alle TL di DAFNE), il valore a 510 MeV e' di 288 Ampere e viene impostato direttamente dalla finestra dell'odoscopio al momento dello passaggio in fase DAFNE+BTF.
Si puo' verificare che il set sia stato raggiunto o dalla primo indicatore sul VI OneElecronUDP.vi (che risulterÓ verde) o dalla finestra magneti (Zona: test beam Elements: allMagnets). La polarita' di questo magnete dipende dal fascio del LINAC (+ elettroni - Positroni), e cambia polarita' automaticamente con il LINAC stesso.
DHSTB001: porta il fascio nella sala BTF. Questo magnete ha anche il compito di selezionare l'energia del fascio (o meglio del singolo elettrone ) trasportato. La relazione energia-corrente (in prima approssimazione) e' la seguente:
Ampere = Ebeam * 324.7/510
ricordarsi che il magnete deve essere spento in fase di sicurezze DAFNE e per l'acceso alla BTF, ma non nella iniezione in DAFNE quando si e' in fase globale.
Se l'esperimento richiede una stabilita' in energia e posizione del fascio estratto sarebbe opportuno ciclare il magnete ogni volta questo viene spento per gli accessi etc: portare il magnete fino a 500 Ampere, poi a 0, e infine applicare il set.

DHSTB002: trasporta il fascio sull'uscita principale. Questo magnete, se il fascio fosse perfettamente allineato in orizzontale deve assumere lo stesso valore di energia del DHSTB001. La relazione energia-corrente in questo caso e' leggermente diversa:
Ampere = Ebeam * 346.28/510
Poiche' viene spesso usato per allineare il fascio in orizzontale, possono esserci alcuni ampere di differenza rispetto al valore teorico.

nota bene: il valore di energia che assumono questi due magneti deve sempre essere minore del valore di energia del fascio (tipicamente il 4-5% nel caso singolo elettrone) fino ad un valore minimo di qualche decina di MeV.


Distribuzione in energia delle particelle all'uscita del targhettone (simulazione) per un fascio proveniente dal LINAC di 510MeV e 1 mA di corrente. L'effetto di impostare un determinato valore di energia sul DHSTB001 (e di conseguenza sul DHSTB002) e' quello di spostarsi sulla curva qui a fianco con una accentanza di circa 1%. Quindi se a 500 MeV si trova mediante 1 singolo elettrone a 200-300 MeV ci sono tipicamente 10² - 10³ elettroni. Aumentare l'energia del LINAC fa spostare tale curva verso destra, aumentare la corrente del LINAC la fa spostare verso l'alto. Di consegunza quando si lavora a singolo elettrone bisogna prestare attenzione alla stabilita' in energia del LINAC, in modo da non far variare di molto la distribuzione finale mentre sono poco importanti le fluttuazioni in corrente. Al contrario, quando si lavora ad alta molteplicita e' piu' importante la stabilita' in corrente di quella in energia.
nota bene: la ricetta per variare la molteplicita' a piacimento non dipende pero' solamente dai bending, ma anche e prevalentemente dai valori delle slitte a valle  del targhettone (SLTB002-03-04), per energie molto minori di quelle del LINAC.

slitte


TTGTB001: Questa slitta (denominata  ¨targhettone¨) ha il compito di attenuare il fascio dai 10¹⁰ elettroni che sono contenuti in un impulso del LINAC fino a pochi elettroni. Benche' si possa muovere con continuita' deve essere impostata solamente con tre valori: 50, 100, 150 mm che corrispondo a 1.7, 2.0 e 2.3 lunghezze di radiazione. E' neccessario avere inserito il targhettone almeno nella prima posizione affinchè le sicurezze possano essere impostate per il trasporto del fascio in BTF. Salvo specifiche applicazioni il suo valore e' sempre di 50 mm


SLTTB001: Questa coppia di slitte verticali, si trovano prima del targhettone e permettono di mudulare il fascio primario proveniente dal LINAC sul targhettone medesimo. La corrente trasportata dal LINAC puo' essere misurata tramite il WCMTB001 (ancora non sotto controllo, ma osservabile sull'oscillocopio in sala BTF), ed osservata sulla targhetta FL1TB001. Il loro valore dipende dal modo di operazione.

SLTTB002: Questa coppia di slitte, orizzontali, sono le piu' efficaci per diminuire la molteplicita' del fascio. Il loro utilizzo dipende quindi dal tipo di richiesta dell'esperimento. I valori tipici con cui si lavora quando il test richiede una molteplicità di singolo elettrone sono 27-28 mm, mentre  nel caso di alta molteplicita' possono essere anche tutte aperte.

SLTTB003: Coppia di slitte verticali, sono l' unico strumento per ridurre le dimensioni del fascio nel piano verticale. Possono essere anche usate per modulare la molteplicita'.

SLTTB004: Coppia di slitte orizzontali. Il loro compito e' quello di ridurre la divergenza introdotta sul fascio dal DHSTB001. Anche esse hanno effetto sulla molteplicita'. Valori tipici sono tra i 24-27 mm, e hanno comunque due effetti osservabili sul fascio: il primo e' una piccola variazione della distribuzione in energia (comunque sempre al di sotto di qualche %), il secondo piu' evidente e' sulle dimensioni orizzontali del fascio.

nota bene: i vari valori di molteplicita' possono essere ottenuti variando sia le correnti dei bending che l'apertura  delle slitte a valle e monte del targhettone, e inoltre variando anche la corrente del LINAC. In taluni casi, ad esempio quando si voglia minimizzare il background nella hall sperimentale, conviene sempre abbassare il piu' possibile la corrente incidente sul targhettone, o direttamente dal LINAC, o per mezzo delle SLTTB001, e aprire compatibilmente con le caratteristiche del fascio che si vogliono ottenere, quelle a valle.

Quadrupoli e correttori

La TL della BTF e' composta da sei quadrupoli e due correttori. I valori dei quadrupoli sono fondamentali per l'efficenza di trasporto, ed in particolare i primi due (QUATB101 e QUATB102) devono focheggiare il fascio altamente divergente che esce dal targhettone. Infatti gia' a 500 MeV, essi lavorano con correnti prossime al valore massimo. Se si lavora ad energie superiori a 500 MeV non potendo portarli ad un set superiore a 100 Ampere vanno lasciati al volore massimo. I seguenti 4 quadrupoli, QUATB001, 002, 003, 004 vanno invece scalati opportunamente.

Set magnetico: normalmente i set magnetici vengono salvati nel folder btf dei custom dataset nelle directory nominate con la sigla dell'esperimento. Il nome del set dovrebbe sempre riportare il valore di energia e, per memoria, il valore delle 3 slitte TB02, TB03, e TB04 che sono quelle che determinano maggiormrnte la molteplicita'. In ogni caso un set ad una determinata energia puo' essere ottenuto a partire dal set presente nel folder btf ¨day01_1e.dat¨  (set a  495 MeV) e poi aprendo il pretune, e caricando dal folder ../btf/bumps il file ¨allzero¨. Si imposta quindi il numero di step rispetto a  energia pari a zero nei quali si vuole dividere l'intervallo e si danno step positivi per dimuinuire l'energia e negativi per aumentarla.






Nomenclatura:

singolo elettrone: produzione di una distribuzione (poissoniana) di elettroni di con valor medio vicino ad 1. Nella figura a fianco e' riportato l'istogramma ottenuto con un calorimetro posto alla fine della BTF confrontato con una distribuzione poissoniana teorica. Un calorimtro e' un oggetto in grado di misurare un segnale proporzionale all'energia in esso depositata. Poiche' gli elettroni che vengono trasportati alla BTF sono di energia fissata (determinata dal magnete DHSTB001), l'energia depositata per elettrone sara' sempre la stessa. Ogni picco rappresenta quindi il numero di volte che e' arrivato 1 o 2 o 3 etc elettroni simultanea.mente.