VUV-FEL InbetriebnahmePedro Castro

Inhalt

1) Sie sind auf eine kurze (virtuelle) VUV-FEL-Tour eingeladen…

2) Strahlinbetriebnahme3) FEL-Inbetriebnahme4) Zeitplan

Halle 3

VUV FEL

Experimentierhalle

BKR

VUV-FEL(Vacuum UltraViolet-Free Electron Laser)

Andere Namen: TTF, TTF 2, TTF2, TTF II, TTF-II, TTF/VUV-FEL, TTF2/VUV-FEL, TTF-VUV FEL, VUV FEL, VUV, soft X FEL

Das Prinzip:

Beschleunigerbereiche

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

Strahlrichtung

ACC6

BYPASS

UNDULATORACC7 FEL

Koppler und ResonatorRF-GUNStrahlrichtung

Inbetriebgenommen in PITZ (Zeuthen)In Betrieb bei TTF für den Injektortest

„L-band“ Resonator (1.3 GHz)

RF-GUNStrahlrichtung

RF-GUNStrahlrichtung

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNStrahlrichtung

Supraleitende Beschleunigermodule

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNStrahlrichtung

Strahl

3,4,5 inbetriebgenommen Juni-Aug.20031,2 inbetriebgenommen März-Mai 2004

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

Strahlrichtung

Bunchkompressoren

Strahl

Strahl

13,6 m

3,6 m

1,7 – 5,4 Grad

15 - 21 Grad

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

Strahlrichtung

StrahlStrahl

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

StrahlrichtungACC6

BYPASS

UNDULATORDUMP

COLLIMATOR

ACC7 SEED

StrahlrichtungACC6

BYPASS

UNDULATORDUMP

COLLIMATOR

ACC7 SEED

StrahlrichtungACC6 ACC7

ee

zz

3.66 m3.66 myy

RF RF ‘streak’‘streak’

“Intra-Beam Streak Camera”

transverse RF deflectortransverse RF deflector

(G. Loew, R. Larsen, O. Altenmueller)Messung der Bunchlänge mit LOLA Resonator

Strahl

StrahlrichtungACC6

BYPASS

UNDULATOR

COLLIMATOR

ACC7 SEED

Strahl

Undulator

StrahlrichtungACC6

BYPASS

UNDULATOR

COLLIMATOR

ACC7 SEED

Strahl

Strahl

FEL Undulator

StrahlrichtungACC6

BYPASS

UNDULATOR

COLLIMATOR

ACC7 SEED FEL

Strahl

Strahl

FEL

FEL Kammer

DipolsynchrotronstrahlungskammerSpiegelkammer (Dubna)

“Octopus”Detektor Unit F1

e- und FEL

e-

FEL

Photonenstrahldiagnose

Experimentierhalle

Photonenstrahl

Photonenstrahl

Strahlinbetriebnahme

ACC1: HP Konditionierung des Resonators 7

ACC2,3: Wiederinbetriebnahme

ACC4,5: Wiederinbetriebnahme + Kryoverlustmessung

Klystron 3:

Klystron 5:

Klystron 4:ACC5:

• Dunkelstrommessung• HP Konditionierung des Resonators

6• Dunkelstrommessung• Messung der dynamischen Last 40

K

Supraleitende HF Aktivitäten

Injektor:• Wiederinbetriebnahme der Strahldiagnosen• Messung der Emittanz und der Twiss-Parameter

Optikanpassung• Optimierung der Gun mit Hilfe Emittanzmessungen

(Fortsetzung)• ‘Velocity Bunching’ Studien (Fortsetzung)

ACC1RF-GUNBC2

Strahlrichtung

Linac und Bypass:

• Einstellung der Gradienten und der Phasen von individuellen Resonatoren

• Inbetriebnahme der Strahldiagnosen• Strahlinbetriebnahme der Bunchkompressoren

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

StrahlrichtungACC6

BYPASSDUMP

ACC7

Undulatorstrecke:• Einstellung der Kollimatoren• Messung der Emittanz und der Twiss-

Parameter Optikanpassung • ‘Beam-based Alignment’ in der

Undulatorsektion• Inbetriebnahme der Photondiagnosen mit

Hilfe der Undulatorstrahlung (spontan)

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

StrahlrichtungACC6 UNDULATOR

DUMP

COLLIMATOR

ACC7 SEED

FEL-Inbetriebnahme

Raumladungs-effekte

Undulator-länge zur Sättigung des FELs

Elektronenstrahlenergie

Photonenwellenlänge

30 nm

445 MeV

Elektronenstrahlenergie bei Inbetriebnahme

ACC1 ACC2 ACC3 ACC4 ACC5RF-GUNBC2 BC3

ACC6

BYPASS

UNDULATORDUMP

COLLIMATOR

ACC7 SEED

Strahlrichtung

~5 MeV 130 MeV 380 MeV

445 MeV 30 nm

OFF

Entscheidung vom 11.12.02

• Linearoptik Poster in der LINAC-Konferenz• ‘s2e’ Simulationen TESLA-FEL-Note-2004-06

Elektronenstrahlenergie bei Inbetriebnahme

Strategie der Strahlkompression• hoch Peakstrom am Kopf des Bunches (wie bei TTF1)

• bei TTF1 erprobt• fast unvermeidlich

(ohne der 3. harmonisches Resonator)

Pro:

time/longitudinal position

(Simulation)Kompression bei TTF1

head

tail

tail

tailhead

head

head

tail

tailhead

0.5%

2%

Strategie der Strahlkompression• hoch Peakstrom am Kopf des Bunches (wie bei TTF1)

• bei TTF1 erprobt• fast unvermeidlich

(ohne der 3. harmonisches Resonator)

• o.k. für 6 nm

Pro:• dies meisten Diagnosen

können keine Strukturen auflösen

Optimierung nur mit FEL-Strahlung möglich

Aufwendige Optimierung FEL-Reproduzierbarkeit

begrenzt

Contra:

Strahlinbetriebnahme - Zusammenfassung

1. Strahl (Bypass)

• Wiederinbetriebnahme des Injektors• Einstellung der Resonatorphasen im ACC2-5• Einstellung der Bunchkompression• Einstellung der Optik und der Bahn• Inbetriebnahme der Strahldiagnosen

FEL 30 nm 1 Bunch

• Einstellung der Kollimatoren• Messung der Emittanz und Optikanpassung• ‘Beam-based alignment’ im Undulator• Inbetriebnahme der Photondiagnosen

Sättigung + 6-100 nm

• Inbetriebnahme der FEL-Diagnosen• FEL Studien, usw. • Herstellung der Maschinereproduzierbarkeit

3 Wochen

10 Wochen

8 Wochen

erste Strahl FEL Sättigung(im Undulator)

Sep. 2004

Okt. Dez. Feb. 2005

3 Monaten 2 Monaten

Aug.1999 Feb.2000 Sep.2001

7 Monaten 19 MonatenTTF1

TTF2/VUV-FEL

Vom erstem Strahl bis zur FEL-Sättigung

Nachdem ersten FEL:• 8 Wochen für die Inbetriebnahme

der Photonenstrahldiagnosen (4 Wochen) und für FEL-Studien (4 Wochen)

• 9 Wochen für Nutzerexperimente

gut Zusammenarbeit HASYLAB – TTF Operation

Und danach?• FEL-Sättigung• FEL bei der kleinsten

Photonenwellenlänge• Betrieb mit langem Bunchzug

Herzlichen Dank!pedro.castro@desy.de