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Injektion und Extraktion

Um einen Strahl in einen Kreisbeschleuniger zu injizieren (z.B. vom SPS in den LHC) bzw. aus dem Beschleuniger zu extrahieren (z.B. in den Beam Dump), ist ein Zusammenspiel zwischen Kicker- und Septummagneten nötig. Dabei sind die Kickermagnete für die starke Strahlablenkung verantwortlich, wogegen die Septummagnete als Strahlführung verwendet werden. Die Injektion vom SPS in den LHC erfolgt über die beiden Verbindungslinien TI 2 (LÄnge: 2943 Meter) und TI 8 (LÄnge: 2694 Meter). Tl=Transferline




Injektion über TI 2 und TI 8 Quelle: CERN



Kickermagnet


Kickermagnete sind spezielle Dipolmagnete und müssen je nach Aufgabe, innerhalb von 0.0000001 Sekunden das Ablenkmagnetfeld erzeugen, damit nur ein Teilchenpaket abgelenkt wird. Daher sind Kickermagnete nicht mit Eisenkernen, sondern mit Ferritkernen ausgestattet. In Ferrit entstehen beim magnetisieren keine Wirbelströme, welch die Aufbauzeit des Magnetfeldes verzögern würden. Ähnlich verzögernd würden viele Windungen der Magnetspule wirken. Man verwendet daher nur eine Spulenwindung und vergrössert die Stromstärke in dieser Windung gegenüber einer normalen Spule entsprechend. Durch diese Windung fliessen einige tausend Ampère. Würde dieser Strom konstant fliessen, gäbe dies ein grosses thermisches Problem in den Kupferleitern. Da aber sowohl die Injektion als auch die Extraktion der Teilchen, ein zeitlich sehr kurzer Vorgang ist, hält sich diese Erwärmung in Grenzen. Um den Kickermagneten zu aktivieren wird ein vorgeladener Kondensator zum richtigen Zeitpunkt entladen.

Kickermagnet Quelle: CERN



Septummagnet


Bei einem "Septum" handelt es sich um einen, mit hohem Strom gepulsten Elektromagneten. Eingesetzt wird diese Art Magnet an den Übergängen von einem Speicherring zum nächsten – also beispielsweise wenn der umlaufende Teilchenstrahl vom SPS in den LHC transferiert werden soll. Die Funktion eines Septummagneten ist mit einer Eisenbahnweiche vergleichbar. So wie mit ihrer Hilfe ein Zug in der Lage ist, die Fahrtrichtung auf ein anderes Gleis ändern, so kann der umlaufende Teilchenstrom mittels Septum (+ Kicker) den Speicherring verlassen und zum nächsten wechseln. Der Aufbau eines Septum-Magneten ist recht simpel: Er besteht aus dem Eisenpaket (Eisenjoch) und der Wicklung mit einer Windung, um eine möglichst hohe Induktion zu erreichen (bis zu 1.5 Tesla). Der durch den Magneten fliegende Teilchenstrom wird in der Horizontalen quer zur Magnetfeldrichtung abgelenkt und so in die vorgesehene Richtung geführt.

Septummagnet Quelle: CERN

Eine der zwei Injektionsstellen. Rot: Septummagnet der die Teilchen
vom SPS in den LHC leitet
Quelle: CERN