Storage ring
एक भंडारण वलय एक प्रकार का गोलाकार कण त्वरक है जिसमें एक निरंतर या स्पंदित कण किरण को आम तौर पर कई घंटों तक प्रसारित किया जा सकता है। किसी विशेष कण का भंडारण द्रव्यमान, गति और आमतौर पर संग्रहीत किए जाने वाले कण के आवेश पर निर्भर करता है। भंडारण वलय आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों, पॉज़िट्रॉनों या प्रोटॉनों को संग्रहीत करते हैं। भंडारण वलय का उपयोग अक्सर उन इलेक्ट्रॉनों को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है जो सिंक्रोट्रॉन विकिरण का विकिरण करते हैं। इलेक्ट्रॉन भंडारण चक्रों पर आधारित 50 से अधिक सुविधाएं मौजूद हैं और इनका उपयोग रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में विभिन्न अध्ययनों के लिए किया जाता है। भंडारण वलय का उपयोग सोकोलोव-टेरनोव प्रभाव के माध्यम से ध्रुवीकृत उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन किरणों का उत्पादन करने के लिए भी किया जा सकता है। भंडारण वलय का सबसे प्रसिद्ध अनुप्रयोग कण त्वरक और कण टकराव में उनका उपयोग है, जहां संग्रहीत कणों की दो प्रति-घूर्णन किरणों को असतत स्थानों पर टक्कर में लाया जाता है। इसके परिणामस्वरूप उपपरमाण्विक अंतःक्रियाओं का अध्ययन आसपास के कण डिटेक्टर में किया जाता है। एल. एच. सी., एल. ई. पी., पी. ई. पी.-II, के. ई. के. बी., आर. एच. आई. सी., टेवाट्रॉन और एच. ई. आर. ए. ऐसी सुविधाओं के उदाहरण हैं। भंडारण रिंग एक प्रकार का सिंक्रोट्रॉन है। जबकि एक पारंपरिक सिंक्रोट्रॉन रेडियो-आवृत्ति त्वरण गुहाओं की सहायता से कणों को निम्न से उच्च ऊर्जा अवस्था में तेज करने का काम करता है, एक भंडारण वलय कणों को एक स्थिर ऊर्जा पर संग्रहीत रखता है और रेडियो-आवृत्ति गुहाओं का उपयोग केवल सिंक्रोट्रॉन विकिरण और अन्य प्रक्रियाओं के माध्यम से खोए हुए ऊर्जा को बदलने के लिए किया जाता है। जेरार्ड के. ओ 'नील ने 1956 में एक टकराव के लिए निर्माण खंड के रूप में भंडारण रिंग के उपयोग का प्रस्ताव रखा। इस संदर्भ में भंडारण रिंग का एक प्रमुख लाभ यह है कि भंडारण रिंग एक इंजेक्शन त्वरक से एक उच्च बीम फ्लक्स जमा कर सकता है जो बहुत कम फ्लक्स प्राप्त करता है। कण-किरण भंडारण चुंबक के लिए महत्वपूर्ण विचार कणों पर एक बल इस तरह से लगाया जाना चाहिए कि वे लगभग एक गोलाकार पथ में आगे बढ़ने के लिए विवश हों। यह या तो द्विध्रुवीय विद्युतस्थैतिक या द्विध्रुवीय चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है, लेकिन क्योंकि अधिकांश भंडारण वलय सापेक्ष आवेशित कणों को संग्रहीत करते हैं, यह पता चलता है कि द्विध्रुवीय चुंबक द्वारा उत्पादित चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करना सबसे व्यावहारिक है। हालाँकि, बहुत कम ऊर्जा वाले कणों को संग्रहीत करने के लिए स्थिरविद्युत त्वरक बनाए गए हैं, और चतुर्भुज क्षेत्रों का उपयोग (बिना आवेशित) न्यूट्रॉन को संग्रहीत करने के लिए किया जा सकता है; हालाँकि, ये तुलनात्मक रूप से दुर्लभ हैं। अकेले द्विध्रुवीय चुंबक केवल वह प्रदान करते हैं जिसे कमजोर फोकस कहा जाता है, और केवल इस प्रकार के चुंबकीय तत्वों से बना एक भंडारण वलय के परिणामस्वरूप कणों का आकार अपेक्षाकृत बड़ा होता है। क्वाड्रुपोल और सेक्सटुपोल मैग्नेट की एक उपयुक्त व्यवस्था के साथ इंटरलीविंग डाइपोल मैग्नेट एक उपयुक्त मजबूत फोकसिंग सिस्टम दे सकते हैं जो बहुत छोटा बीम आकार दे सकता है। एफ. ओ. डी. ओ. और चैसमैन-ग्रीन जाली संरचनाएँ मजबूत फ़ोकसिंग सिस्टम के सरल उदाहरण हैं, लेकिन कई अन्य भी हैं। द्विध्रुवीय और चतुर्भुज चुंबक विभिन्न कण ऊर्जाओं को अलग-अलग मात्रा में विक्षेपित करते हैं, एक गुण जिसे भौतिक प्रकाशिकी के साथ सादृश्य द्वारा वर्णता कहा जाता है। किसी भी व्यावहारिक संग्रहीत कण किरण में स्वाभाविक रूप से मौजूद ऊर्जाओं का प्रसार अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य ध्यान के प्रसार को जन्म देगा, साथ ही साथ विभिन्न कण किरण अस्थिरताओं में योगदान देगा। इस घटना को ठीक करने के लिए सेक्सटुपोल मैग्नेट (और उच्च क्रम के मैग्नेट) का उपयोग किया जाता है, लेकिन यह बदले में अरैखिक गति को जन्म देता है जो भंडारण रिंग के डिजाइनरों के सामने आने वाली मुख्य समस्याओं में से एक है। वैक्यूम चूंकि गुच्छे कई लाखों किलोमीटर की यात्रा करेंगे (यह देखते हुए कि वे कई घंटों तक प्रकाश की गति से आगे बढ़ेंगे), बीम पाइप में किसी भी अवशिष्ट गैस के परिणामस्वरूप कई, कई टकराव होंगे। इससे गुच्छे का आकार बढ़ेगा और ऊर्जा का प्रसार बढ़ेगा। इसलिए, एक बेहतर वैक्यूम बेहतर बीम डायनामिक्स देता है। इसके अलावा, अवशिष्ट गैस, या गुच्छे में अन्य कणों से एकल बड़े कोण के प्रकीर्णन की घटनाएं (टौशेक प्रभाव), कणों को इतनी दूर तक बाहर निकाल सकती हैं कि वे त्वरक निर्वात पात्र की दीवारों पर खो जाते हैं। कणों के इस क्रमिक नुकसान को बीम जीवनकाल कहा जाता है, और इसका मतलब है कि भंडारण वलय को समय-समय पर कणों के एक नए पूरक के साथ इंजेक्ट किया जाना चाहिए। भंडारण रिंग में कणों के कण इंजेक्शन और समय इंजेक्शन को भंडारण रिंग के अनुप्रयोग के आधार पर कई तरीकों से पूरा किया जा सकता है। सबसे सरल विधि में कणों की आने वाली ट्रेन को संग्रहीत बीम पथ पर ले जाने के लिए एक या अधिक स्पंदित विक्षेपित द्विध्रुव चुंबक (इंजेक्शन किकर चुंबक) का उपयोग किया जाता है; संग्रहीत ट्रेन के इंजेक्शन बिंदु पर लौटने से पहले किकर चुंबक को बंद कर दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक संग्रहीत बीम बनती है। इस विधि को कभी-कभी सिंगल-टर्न इंजेक्शन कहा जाता है। मल्टी-टर्न इंजेक्शन कणों की कई आने वाली ट्रेनों के संचय की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए यदि एक बड़ी संग्रहीत धारा की आवश्यकता होती है। प्रोटॉन जैसे कणों के लिए जहां कोई महत्वपूर्ण बीम डेम्पिंग नहीं है, प्रत्येक इंजेक्टेड पल्स को संग्रहीत बीम अनुप्रस्थ या अनुदैर्ध्य चरण स्थान में एक विशेष बिंदु पर रखा जाता है, इस बात का ध्यान रखते हुए कि संग्रहीत बीम में बीम विक्षेपण और सुसंगत दोलनों की सावधानीपूर्वक व्यवस्था का उपयोग करके पहले से इंजेक्टेड ट्रेनों को बाहर न निकाला जाए। यदि महत्वपूर्ण बीम डेम्पिंग है, उदाहरण के लिए सिंक्रोट्रॉन विकिरण के कारण इलेक्ट्रॉनों का विकिरण डेम्पिंग, तो एक इंजेक्टेड पल्स को चरण स्थान के किनारे पर रखा जा सकता है और फिर आगे की पल्स को इंजेक्ट करने से पहले संग्रहीत बीम में अनुप्रस्थ चरण स्थान में नम करने के लिए छोड़ दिया जा सकता है। सिंक्रोट्रॉन विकिरण से विशिष्ट नम होने का समय दसियों मिलीसेकंड का होता है, जिससे प्रति सेकंड कई दालें जमा होती हैं। यदि कणों के निष्कर्षण की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए त्वरक की एक श्रृंखला में), तो एकल-मोड़ निष्कर्षण इंजेक्शन के अनुरूप किया जा सकता है। अनुनाद निष्कर्षण का भी उपयोग किया जा सकता है। बीम डायनामिक्स कणों को बहुत बड़ी संख्या में संभावित रूप से 10 अरब से बड़े मोड़ के लिए संग्रहीत किया जाना चाहिए। यह दीर्घकालिक स्थिरता चुनौतीपूर्ण है, और किसी को ट्रैकिंग कोड के साथ चुंबक डिजाइन को जोड़ना चाहिए। दीर्घकालिक स्थिरता को समझने और अनुकूलित करने के लिए विश्लेषणात्मक उपकरण। इलेक्ट्रॉन भंडारण चक्रों के मामले में, विकिरण अवमंदन एक गैर-हैमिल्टोनियन गति प्रदान करके स्थिरता समस्या को आसान बनाता है जो हजारों मोड़ के क्रम पर इलेक्ट्रॉनों को डिजाइन कक्षा में लौटाता है। विकिरणित फोटॉन ऊर्जाओं में उतार-चढ़ाव से प्रसार के साथ, एक संतुलन किरण वितरण तक पहुँच जाता है। इनमें से कुछ विषयों पर अधिक जानकारी के लिए देखा जा सकता है। जेरार्ड के. ओ 'नील (आविष्कारक) सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधाओं की सूची संदर्भ बाहरी लिंक त्वरक भौतिकी ऊर्जा भंडारण