HOM coupler multipacting计算 郑洪娟，孟繁博 20170103

Beam tube diameter (mm) 3D model Influence of the insertion length of the coupling loop rin cut off frequency: TM01 cut off frequency: TE11 Beam tube diameter (mm) Insertion depth LEPII 286.4 42.2 LHC 300 IHEP-02 80 17.1 CEPC 156 15 The longer insertion length rin, the better for HOMs rin does a great influence on the notch frequency The loop inductance is strongly dependent on the insertion depth of the loop!

Tracking fields factor=10 HOM coupler表面最大电磁场 Emax=2.836e+5 V/m Hmax=313.5 A/m Stored energy (J) Emax (MV/m) Hmax (A/m) 1 (2MV/m) 0.2836 313.5 20MV/m Tracking fields factor=10 2MV/m Factor=1

PS-Tracking solver-Particle1(2MV/m) 按照网格分布形成初始粒子 出射粒子能量2eV 出射粒子方向与表面垂直 仿真允许的最大时间步长：7000 材料：300度低温烘烤过的铌 场加速梯度：2MV/m 同一腔压下，不同电磁场相位扫描，无multipacting

PS-Tracking solver-Particle1(2MV/m) t=8.15ns 300度低温烘烤过的铌 t=398ns Eacc=2MV/m，phase=180deg,多数粒子撞击能量在100eV以下

PS-Tracking solver-Particle1(20MV/m) Eacc=20MV/m, phase=180deg,发生MP粒子数与时间关系 300度低温烘烤过的铌 多数粒子撞击能量在2000eV以下 粒子数与时间关系显示无multipacting

PS-Tracking solver-Particle1(20MV/m) Eacc=20MV/m, phase=180deg,发生MP粒子数与时间关系 Ar放电处理过的铌 多数粒子撞击能量在2000eV以下 粒子数与时间关系显示无multipacting

PS-Tracking solver-Particle1(20MV/m) Eacc=20MV/m, phase=180deg,发生MP粒子数与时间关系 t=425ns 湿处理过的铌 t=1.23ns 多数粒子撞击能量在4000eV以下 粒子数与时间关系显示无multipacting

PS-Tracking solver-Particle1 SEY: 300deg bakeout Eacc=5.15MV/m时，发生multipacting phase=180deg,发生MP粒子数与加速梯度关系 0.2MV/m 5.15MV/m 10.1MV/m 15.05MV/m 20MV/m

PS-Tracking solver-Particle1 SEY: Ar discharge cleaned No multipacting phase=180deg,发生MP粒子数与加速梯度关系 0.2MV/m 5.15MV/m 10.1MV/m 15.05MV/m 20MV/m

PS-Tracking solver-Particle1 Wet treatment No multipacting phase=180deg,发生MP粒子数与加速梯度关系

PS-Tracking solver-Particle2(2MV/m) 按照网格分布形成初始粒子 出射粒子能量2eV 出射粒子方向与表面垂直 仿真允许的最大时间步长：7000 材料：300度低温烘烤过的铌 场加速梯度：2MV/m 同一腔压下，不同电磁场相位扫描，无multipacting

PS-Tracking solver-Particle2(2MV/m) t=10.7ns 300度低温烘烤过的铌 t=461ns Eacc=2MV/m，phase=360deg,多数粒子撞击能量在100eV以下

PS-Tracking solver-Particle2(20MV/m) Eacc=20MV/m, phase=360deg,发生MP粒子数与时间关系 300度低温烘烤过的铌 多数粒子撞击能量在1E+5eV左右 粒子数与时间关系显示无multipacting

PS-Tracking solver-Particle2(20MV/m) Eacc=20MV/m, phase=360deg,发生MP粒子数与时间关系 Ar放电处理过的铌 多数粒子撞击能量在50000eV以下 粒子数与时间关系显示无multipacting

PS-Tracking solver-Particle2(20MV/m) Eacc=20MV/m, phase=360deg,发生MP粒子数与时间关系，发生MP 湿处理过的铌

PS-Tracking solver-Particle2 300deg bakeout No multipacting phase=360deg,发生MP粒子数与加速梯度关系 0.2MV/m 5.15MV/m 10.1MV/m 15.05MV/m 20MV/m

PS-Tracking solver-Particle2 Ar discharge cleaned No multipacting phase=360deg,发生MP粒子数与加速梯度关系 0.2MV/m 5.15MV/m 10.1MV/m 15.05MV/m 20MV/m

PS-Tracking solver-Particle2 Wet treatment Eacc=10.1MV/m&15.05MV/m&20MV/m发生multipacting phase=360deg,发生MP粒子数与加速梯度关系

总结 Coupler loop底端在高场区容易发生multipacting，但是该区域实际中比较容易清洗干净，可以降低multipacting风险 下一步计划 为接近实际情况，coupler安装在2-cell腔上模拟计算S21 热计算