LHC Status:
Winter Shutdown

Beam Position Monitor (BPM)

Die genaue Position des Teilchenstrahls innerhalb des Strahlrohrs wird durch 1056 Beam Position Monitore bestimmt. Ein solcher BPM besteht aus jeweils zwei gegenüber angeordneten Elektroden, in x- und y-Richtung zum Strahl. Die Protonen- bzw. Bleiionenpakete erzeugen bei ihrem Flug durch das Strahlrohr ein elektrisches Feld. Durch dieses Feld wird in den BPM-Elektroden eine geringe Spannungsänderung induziert, welche Rückschlüsse auf die Position des Teilchenstrahls erlaubt. Nach mehreren Ringumläufen kann dadurch die Strahlposition bis auf 5 µm genau bestimmt werden.

Diese Daten bilden die Grundlage für das Tuning des Strahls und das Beam Protection System, welches die Kollimatoren bzw. den Beam Dump steuert.


LHC Beam Position Monitor Quelle: CERN


Strahlposition nach erfolgreicher Injektion in den LHC-Speicherring Quelle: CERN


Strahl Tuning

Der Betrieb eines Teilchenbeschleunigers erfordert immer ein sogenanntes Tuning. Dazu wird die Anzahl Q der Ringumläufe betrachtet, die ein Teilchenpaket benötigt um im Phasenraum (siehe Graphik) wieder an der gleichen Stelle anzukommen. Falls Q einen ganzzahligen Wert annimmt, führt dies zu einer ablenkenden Resonanz der Dipolmagnete. Dieser zunächst kleine Ablenkungsfehler würde sich dann innert kürzester Zeit immer mehr aufschaukeln und schlussendlich zu einem Verlust der Sollbahn führen. Um dies zu verhindern werden die Dipolmagnete so getunt, dass Q keine ganzzahligen Werte annimmt. Das gleiche gilt auch für Multipolmagnete (Quadrupole, Sextupole usw.), deren Tuning darin besteht, eine Teilmenge von Q (z.B. Q = n + 1/3) zu verhindern.



Schema Tuningdiagramm:
Die Linien stellen die zu vermeidenden Q-Werte dar.


Tuningdiagramm Quelle: CERN