View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Kapitel 2
2-3
Cooler Synchrotron COSY
Seit 1992 wird im Forschungszentrum Jülich eine Beschleunigeranlage (COSY) betrieben, die
Protonen von etwa 300 MeV/c bis 3,65 GeV/c bzw. Deuteronen im Impulsbereich von 600
MeV/c bis 3,65 GeV/c beschleunigt und speichern kann [Maier97]. Neben internen
Experimenten, die den umlaufenden Strahl direkt nutzen, werden über stochastische
Extraktion externe Experimentierplätze über Minuten mit konstantem Strahl beliefert. Eine
Kickerextraktion ist ebenfalls möglich und liefert extrem kurze Strahlpulse, die zu einem
speziell ausgelegten European-Spallation-Source (ESS) Test Target (JESSICA) gelenkt
werden können.
2.1 Quellen und Zyklotron JULIC
Neben zwei unpolarisierten Quellen, die bereits mittels der bestehenden Injektoranlage das
COSY bis zum Raumladungslimit mit unpolarisierten Protonen und Deuteronen füllen
können, wird eine dritte Quelle zur Erzeugung von polarisierten Protonen und Deuteronen
benutzt. Diese als Colliding Beam Source aufgebaute Quelle [Gebel94] wurde von den
Universitäten Bonn, Köln und Erlangen entwickelt und speziell für den Einsatz im
Zusammenhang mit dem Vorbeschleuniger konzipiert. Routinemäßig beträgt der Strom
polarisierter Ionen etwa 10 µA. Zur Erzeugung polarisierter Teilchen wird ein
kernspinpolarisierter H 0 - bzw. D 0 -Strahl mit einem aus entgegengesetzter Richtung
beschleunigten Cäsium-Strahl in der Wechselwirkungskammer überlagert (Colliding beams).
Es entsteht ein negativ geladener Ionenstrahl, dessen Spinrichtung mittels eines Wienfilters
zur Injektion in den Vorbeschleuniger präpariert werden kann.
Als Vorbeschleuniger für COSY dient das über 35 Jahre alte Isochron-Zyklotron JULIC
[Bräutigam89], das in den 70er und 80er Jahren zu Untersuchungen im Niederenergie-
Kernphysikbereich eingesetzt wurde. Das Zyklotron liefert zwar mit einer Impulsunschärfe
von ∆p/p < +/- 0,7*10 -3 und einer geometrischen Emittanz von εx = εy < 7π mm mrad sowohl
für Protonen als auch für Deuteronen einen Strahl hoher Qualität, allerdings sind die
Teilchenverluste mit fast 90% erheblich.
Durch die sich baulich ergebende lange Strahlführung und wegen der geringen
Einschussenergie ins Zyklotron von 4,5 keV/u sowie der hohen Teilchenverluste im