Electron beam emittance measurement at storage ring with internal target

Abstract

The method for measurement of electron beam axis position and angular beam spread is developed for a storage ring with internal target. The method is based on the usage of elastic scattering of high energy electrons (positrons) circulating in a storage ring on atomic electrons of the target. If the beam has a finite emittance and the azimuth is taken from the beam axis the distribution of the azimuth angle between Bhabha scattering positron and electron has a width proportional to the beam angular spread and a mean value depending on the magnitude of the displacement of the real storage ring close orbit position from ideal one. Monte-Carlo simulation was made for the positron beam with a real angular dispersion for energy range typical for the electron-proton collider HERA. The consideration can be generalize by taking into account the positron beam and the target polarization and final state radiation. This method can be used also at electron-positron and proton-proton colliders.

Развит метод измерения положения оси и углового разброса электронного пучка в накопительном кольце с внутренней газовой мишенью. Метод основан на использовании упругого рассеяния электронов (позитронов) высокой энергии, циркулирующих в накопительном кольце, на атомарных электронах мишени. Если пучок имеет конечный эмиттанс, а азимут отсчитывается от оси пучка, распределение азимутального угла рассеянными позитроном и электроном имеет ширину, пропорциональную угловому разбросу пучка, и среднюю величину, зависящую от величины смещения положения реальной замкнутой орбиты накопительного кольца относительно идеальной. Было выполнено Монте-Карло-моделирование для позитронного пучка с реальным угловым разбросом, типичным для электрон-протонного коллайдера HERA. Проведенное рассмотрение может быть распространено на случай поляризованной мишени и поляризованного позитронного пучка. Этот метод также может быть использован на электрон-позитронных и протон-протонных коллайдерах.

Розвинуто метод вимірювання положення осі та кутового розкиду електронного пучка в накопичувальному кільці з внутрішньою газовою мішенню. Метод заснований на використанні пружного розсіяння електронів (позитронів) високої енергії, що циркулюють у накопичувальному кільці, на атомарних електронах мішені. Якщо пучок має кінцевий емітанс, а азимут відраховується від осі пучка, розподіл азимутального кута розсіяними позитроном та електроном має ширину, пропорційну кутовому розкиду пучка і середню величину, що залежить від величини зміщення положення реальної замкнутої орбіти накопичувального кільця щодо ідеальної. Було виконано Монте-Карло-моделювання для позитронного пучка з реальним кутовим розкидом, типовим для електрон-протонного колайдера HERA. Проведений розгляд може бути поширений на випадок поляризованої мішені і поляризованого позитронного пучка. Цей метод також може бути використаний на електрон-позитронних і протон-протонних колайдерах.