Aprisionamento ionico em aneis de armazenamento de eletrons

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1994

RESUMO

A teoria da neutralização de feixes pulsados de elétrons por ionização do gás residual é revisada. A dinâmica dos íons aprisionados sob a ação do campo elétrico do feixe e do campo magnético homogêneo dos magnetos defletores é analisada, assim como o efeito de aquecimento dos íons por colisões Coulombianas com os elétrons do feixe. Finalmente, os efeitos da neutralização sobre o feixe de elétrons são estimados, com especial atenção ao deslocamento e dispersão da sintonia bétatron. Uma série de experimentos, nos quais os fótons de bremsstrahlung produzidos em colisões dos elétrons circulantes com os núcleos de íons aprisionados no EPA (Electron Positron Accumulator do CERN) foram utilizados para detectar diretamente os íons, é relatada. Os resultados experimentais são compreendidos à luz de um modelo simples do processo de neutralização, cujos principais ingredientes são as seções de choque de ionização e dissociação molecular do monóxido de carbono e do hidrogênio molecular e dos íons deles derivados (uma compilação de seções de choque teóricas e experimentais disponíveis na literatura para os vários processos envolvidos é apresentada numa forma conveniente para aplicação nas energias de interesse em aceleradores circulares). O modelo prediz que, em situações de alta neutralização, uma fração apreciável da densidade iônica é composta por átomos de carbono várias vezes ionizados. O acoplamento bétatron produzido pelos campo eletrostático de uma nuvem Gaussiana de íons aprisionados é calculado na proximidade da ressonância de acoplamento de Quarta ordem 2Qx - 2Qy = O. O acoplamento obtido é consideravelmente menor que o observado experimentalmente. Hipóteses são levantadas para justificar esta discrepância e experimentos são sugeridos. A distribuição transversal dos íons aprisionados no interior do feixe de elétrons é analisada no limite de neutralização nula (através da equação de Liouville) e no limite de distribuição térmica (em que a distribuição canônica -Maxwell- Boltzmann - é obtida de forma auto-consistente) .Em ambos os casos, verifica-se, ao contrário de suposição comumente feita na literatura (de que a distribuição iônica é idêntica à distribuição eletrônica), que a nuvem iônica é constituída de um caroço central muito mais estreito que o feixe de elétrons. As conseqüências em termos do desvio e dispersão da sintonia do feixe de elétrons são discutidas

ASSUNTO(S)

ionização eletrons feixes de eletrons ions

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