ОТЧЕТ ПО ПРОЕКТУ CLIC 2007-2009 СЕМИНАР-2009 А.А.Вихарев*, Н.С.Гинзбург*, И.И.Голубев, Н.И.Зайцев*, А.К.Каминский, А.П.Козлов, С.В.Кузиков*, Э.А.Перельштейн, - презентация

1 ОТЧЕТ ПО ПРОЕКТУ CLIC СЕМИНАР-2009 А.А.Вихарев*, Н.С.Гинзбург*, И.И.Голубев, Н.И.Зайцев*, А.К.Каминский, А.П.Козлов, С.В.Кузиков*, Э.А.Перельштейн, Н.Ю.Песков*, М.И.Петелин*, С.Н.Седых, АС.Сергеев* Объединенный институт ядерных исследований, Дубна * Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород

2 Параметры эксперимен тов ОИЯИ- ИПФ на рисунке С. Хейкинена с использова нием его калибровок (22 февраля 2008 г.) 70 SLAC GHz O 2 -free Cu * *10 4 JINR СЕМИНАР-2009 SLAC2

3 МСЭ генератор ОИЯИ-ИПФ с брэгговским резонатором Electron energy0.8 MeV Beam current250 A Radiation power 15 – 20 MW Длительность импульса180 ns Рабочая частота30 GHz Ширина спектра< 10 MHz Цикличность0.5 – 1 pps СЕМИНАР-2009

4 Схема эксперимерта Детектор выходной волны Тестовый резонатор преобразователь TE 11 в TE 01 Модуль ТР К измер. спектра Диагностичесая пленка Детектор входной волны Калориметр Выход МСЭ Фокусирующие зеркала Нагреваемое кольцо СЕМИНАР-2009

5 МСЭ генератор ОИЯИ-ИПФ на основе ускорителя ЛИУ-3000 Фокусирующий соленоид. Вигглер - внутри Выходной волновод ЛИУ-3000 Диагностическая пленка СЕМИНАР-2009

6 Общий вид эксперимен- тальной установки Диагностическая пленка Фокусирующие зеркала Выход МСЭ Входной модуль тестового резонатора Калориметр Тестовый резонатор CLIC PROJECT

7 Детали ТР: корпус, кольцо, входная диафрагма СЕМИНАР-2009

8 Calorimeter and heterodyne spectrum meter. Typical output parameters of FEM radiation. Pulse energy 2.2J Optimal output parameters of FEM radiation СЕМИНАР-2009

9 Output diaphragm of test cavity between pulses (left) and during the pulse (right) – no evidences of inner breakdown while the wall temperature rise was 180º-200º СЕМИНАР-2009

10 Тестовый резонатор. Кольцо до облучения СЕМИНАР-2009

11 Тестовый резонатор. Кольцо после облучения: 190 К, импульсов C СЕМИНАР-2009

12 Кромка кольца после импульсов. Нагрев 220 К за импульс Увеличение 160x СЕМИНАР-2009

13 Кромка кольца после импульсов. Нагрев 220 К за импульс Увеличение 160x

14 Кроме шероховатости поверхности отчетливо видны трещины (не на кромке кольца) длиной десятки микрон импульсов. Нагрев - 250°К за импульс

15 Фотография участка кольца после импульсов. Нагрев - 250°К за импульс. видны глубокие трещины (не на кромке кольца) длиной десятки микрон

16 Слева - часть поверхности кольца, справа – в увеличенном масштабе выделенные участки кольца

17 В SLACе совместно с ЦЕРНом и КЕКом в этом году провели также исследования состояния рабочей поверхности 50 МВт и 75 МВт-ного клистронов, которые они использовали в экспериментах по исследованию ресурса металлов. Оказалось, что результаты очень похожи на полученные у нас SLAC: L. Laurent, SEM Report on Various Pulse Heating Samples and on SLAC X-Band Klystron Circuits 50 MW PPM75 MW PPM

18 Схема эксперимента по облучению биологических объектов

19 Microphotographs of the gold- and aluminium-coated polyester film after irradiation in the thin water after 600 pulses Biology with nano-particles

20 Результаты эксперимента по облучению раковых клеток с золотой пленкой (низ) 50 нм и без нее (верх) год.

21 Выводы В рамках выполнения темы 1056 и проекта темы 1067 в ЛФЧ-ЛФВЭ ОИЯИ совместно с ИПФ РАН создан CВЧ-стенд, работающий на частоте 30 ГГц. Полученные параметры стенда полностью соответствуют требованиям, сформулированным в договоре с ЦЕРНом K723 PS. На указанном стенде проведена серия экспериментов по исследованию стойкости бескислородной меди по отношению к импульсному циклическому нагреву при величине нагрева °К за импульс. Определены особенности повреждения меди и на ранней стадии облучения, и развитие повреждения с увеличением числа рабочих импульсов (вплоть до начала пробоев в резонаторе). Полученные результаты (шероховатость, микротрещины металла) качественно близки к результатам, полученным на установках с малым импульсным нагревом. Заканчивается обработка полученных экспериментальных результатов. Видно, что результаты экспериментов будут существенно отличаться от оценок группы SLAC 1. Особенность созданной установки в том, что она позволяет провести аналогичные исследования других, более термически и механически стойких материалов. Результаты таких исследований необходимы не только при проектировании и создании современных коллайдеров, но также важны при разработке мощных СВЧ источников. Уникальность созданного стенда состоит также в том, что на нем без существенных изменений схемы можно решать и актуальные задачи в области медицины, биологии, СВЧ-техники. В прошлом году совместно с сотрудниками РБЛ ОИЯИ была продемонстрирована способность избирательного уничтожения раковых клеток при воздействии излучения от МСЭ-источника. С 2003 года опубликовано 22 работы. Исследования поддерживались грантами РФФИ и ИНТАС.

22

23 Pulse Heating Samples RF Tested May 2008 – September 2008 HIP2 (KEK) 33 E-Deposited Cu (KEK)62 Single Crystal Cu (KEK) ?? KEK3 (KEK) 19 Cu101 (SLAC)10 CuZr3-2 (CERN)77 CuCr102 (SLAC) 83 Hardness Test Value Cu1-2 (CERN) 79?

24 СЕМИНАР-2009 Параметры экспериментальных установок УстановкиЧастота, ГГцДлительность импульса, нс Циклично сть с-1 Импульсн ый нагрев, °К Число импульс ов Проект CLIC *10 10 Ультрафиолетовый лазер (CLIC) 10 6 (λ=300 nm) ~ * *10 7 Ультразвуко вые вибраторы (CLIC) эквива лент 1* *10 10 SLAC

25 Фотография участка кольца до облучения и после импульсов. Нагрев - 220°К за импульс