Mastering beam losses on small gap vacuum chambers in synchrotron light sources

Abstract

Zur Erhöhung der Brillianz bei hohen Photonenergien wurden an der ESRF während der letzten Jahre Insertion Devices mit kürzeren Perioden genutzt. Im Zuge dessen wurden Vakuumkammern mit kleinerem vertikalen Kammerquerschnitt in die geraden Strecken eingebaut. Die Verminderung des Kammerquerschnittes führte zu erheblichen Elektronenverlusten auf der Kammerwand mit Strahlungsproblemen an der jeweiligen Beamline und auf dem Tunneldach. Nach dem Einbau von Strahlverlustmonitoren wurden die Ursachen der Elektronenverluste untersucht. Daraufhin wurden mehrere Änderungen an dem Speicherringbetrieb vorgenommen, um die Anzahl der Elektronenverluste zu verringern. Zusätzlich wurde die Nutzung von Scrapern zum Auffangen der Elektronen untersucht und optimiert. Aufgrund der gesammelten Erfahrung wurde eine Verbesserung an den Strahlverlustmonitoren durchgeführt. Die in der Dissertation vorgestellten Ergebnisse belegen, daß mit Hilfe der an der ESRF eingeleiteten Maßnahmen zur Verminderung der Elektronenverluste die Strahlungswerte selbst für die Kammern mit dem kleinsten Querschnitt auf ein akzeptables Niveau gesenkt werden konnten.

To increase at the ESRF the brilliance at high photon energies, Insertion Devices with shorter periods were installed during the last years. Accordingly smaller vertical gap vacuum chambers were installed in the straight sections. The vacuum chamber gap reduction resulted in significant electron losses on the chamber walls - therefore creating radiation problems for the corresponding beam lines and on the roof of the tunnel. After the installation of a beam loss detection system a study of the beam loss origins was carried out. Following this several modifications were applied to the machine operation to reduce the overall losses in the storage ring. Additionally the use of scrapers to intercept the electrons was investigated and optimised. Based on the experience gained an upgrade of the beam loss detection system was done. The results presented in this thesis demonstrate how the ESRF radiation levels were reduced to an acceptable level, even for the smallest gap chambers.