Development of an electro-optical longitudinal bunch profile monitor for the future electron-positron collider FCC-ee
Year: 2026
Type: dissertation
Abstract: Der FCC-ee ist ein geplanter Teilchenbeschleuniger mit Umfang für Kollision von Elektronen und Positronen bei höchster Luminosität für präzise Teilchenphysik-Experimente zur elektroschwachen Wechselwirkung, den Eigenschaften des Higgs-Bosons, der Top-Quark-Masse und weiteren Themen. Um diese Ziele zu erreichen, wird FCC-ee in vier Operationsmodi betrieben. Die Kollisionsbedingungen müssen in jeden Operationsmodus präzise bestimmt werden, um Experimente mit höchster Präzision zu ermöglichen. Daraus resultieren hohe Anforderungen an die Strahldiagnostik. Insbesondere wird ein Monitor zur Bestimmung des longitudinalen Profils jedes Teilchenpakets benötigt, um die Auswirkungen der Beamstrahlung auf die Kollisionen zu beurteilen. Diese Arbeit untersucht die Machbarkeit eines elektro-optischen (EO) Monitors zur Messung des longitudinalen Teilchenpaketprofils und präsentiert ein Konzept, um mit der der Breite an verschiedenen Teilchenpaketdauern in der Größenordnung von Picosekunden, sowie den hohen Teilchenpaketladungen in der Größenordnung von 30 nC umzugehen. Ein Simulationsprozess wurde basierend auf Experimenten mit dem EO-Monitor am Forschungsbeschleuniger KARA entwickelt, was als Design-Basis und zur Beurteilung der Probleme eines EO Monitors mit den Strahlparametern von FCC-ee diente. Um die resultierenden Schwierigkeiten mit den langen Teilchenpaketen und hohen Bunchladungen zu beheben, wurde ein neues Prismen-basiertes Design entwickelt und simuliert. Dessen Funktionalität wurde mit einem ersten Prototypen am linearen Elektronenbeschleuniger CLEAR am CERN demonstriert.
Author: Reißig, Micha
Language: English
Subfield: Aerospace Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
Funder: European Commission
OpenAlex ID: W7214202305
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