HERA Betrieb 2005Joachim Keil, DESY (MPY)
Beschleuniger-Betriebsseminar, Grömitz, 28. November 2005
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 2
Inhalt
� Unterschied zwischen e+/e−-Betrieb
� Chronologie des Runs 2005
� Strahlströme p und e−
� Spezifische und integrierte Luminosität
� Bedingungen für Experimente
� Elektronen-Polarisation
� Elektronen-Lebensdauer
� Betriebseffizienz und Fehlerstatistik � Elektronen-Transfer-Effizienz
� Zusammenfassung
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 3
Unterschiede zwischen e+ und e−-Betrieb
1. Orbits in den Wechselwirkungszonen verschieden� IPs um 7.5 mm radial nach außen verschoben� Elektronen-Quadrupole auf anderen Positionen
� Wiederinbetriebnahme notwendig (Okt./Nov. ‘04)
� Mehr und härtere Synchrotronstrahlung (SR) für e−-Fall� Größere Wärmebelastung von Absorbern und Kammern� Mehr Temperaturalarme
� Höherer SR-Untergrund bei den Experimenten
2. Einfang von pos. geladenen Staubteilchen bei e−-Betrieb möglich� Reduzierte Elektronen-Lebensdauer� Höherer Elektronen-Background bei den Experimenten
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 4
Geometrie der HERA-Wechselwirkungszone
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.2
0.3
0.4
0.5
-30
0.1
-20 -10 0
GG
3010 20
x [m
]
z [m]
GI
SR fan
GO
GM GMsupraleitende
Magnete
GN GNGA GA
GI
GJ
BOBN
GJ
GI
pp
e+/- e+/-
γ
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 5
Orbits für e+/p und e−/p in der Wechselwirkungszone
-15 -10 -5 0 5 10 15 20zêm
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
x
ê
m
HERA IR for pêe− and pêe+
BO
GJ
GI
HOGO
HGGG
p-Strahl für e+
p-Strahl für e−
7.5 mm
+−
+−
+
−
+
−
e−-Strahl
e+-Strahl
GM GMGM GM
e±
p
p-Quadrupolep-Quadrupole
GJ GI GI GJ
IP−
Magnetachse für e±/p-Fall
IP+
e±-Quadrupole e±-Quadrupole
GI
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 6
Synchrotronstrahlung in der Wechselwirkungszone für e+/e−
Zahlen für Design-Strom von Ie=58 mA !
Zahlen für Design-Strom von Ie=58 mA !
Aus: M. Seidel, DESY 00-01
0
1
2
3
4
5
6
-60 -40 -20 0 20 40 60
Pdi
ff [k
W/m
]
z [m]
ElektronenPositronen
GO, HO
HG
GI,GJGJ,GI
GI
0
1
2
3
4
5
6
-60 -40 -20 0 20 40 60
Pdi
ff [k
W/m
]
z [m]
ElektronenPositronen
GO, HO
HG
GI,GJGJ,GI
GI
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 7
Parameter des HERA-Betriebs 2005
Luminosität L / 1031 cm-2⋅s-1
Spezifische Luminosität Ls / 1030 cm-2⋅s-1⋅mA-2
Hourglass-Faktor R
Bunchlänge σp / m
Vertikale Beta-Funktion am IP β*y / m
Horizontale Beta-Funktion am IP β*x / m
Vertikale Emittanz εy / π⋅nm⋅rad
Horizontale Emittanz εx / π⋅nm⋅rad
Zahl der kollidierenden Bunche nc
Zahl der Bunche nb
Max. Strom I / mA (Designwerte für nb=180)
Energie E / GeV
Parameter
7.44 / 2.5 − 5.1
1.79 / 1.9 − 2.2
0.924 / 0.913
0.191 / 0.210.0103
0.180.26
2.450.63
5.1 / 4.73.4 / 3.0
5.1 / 4.720 / < 26
174 / 57 − 114 − 147
180 / 60 − 120 − 150180 / 63 − 126 − 153
140 / 10258 / 41
92027.5
ProtonenElektronen
Für p: Bunch-Verlängerungaufgrund einer longitudinalen Multi-Bunch-Instabilität� E. Kot
Design
2005 mit e−
Beschränkungen:Für e−: Vakuum, HFFür p : Vorbeschleuniger
Für e−: ohne dynamisches Beam-Beam Beta-Beating� E. Kot
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 8
HERA e−/p-Betrieb 2005
� Chronologie� Wiederinbetriebnahme HERA mit Strahl: 22. Okt. ’04� WWZ-Magnete auf e−-Position: 4. Nov. ’04 � Start des Luminositätsbetriebs: 17. Dez.’04� Betrieb mit Spiegel-Tunes: 25. Mai ’05� Zurück zu normalen Tunes: 30. Jun. ’05� Beginn des Shutdowns: 14. Nov. ’05� Gesamte Betriebszeit 04/05: 333 Tage
� Sommer-Shutdown ’05 verschoben auf Winter ‘05/’06� Ersetzen der Spulen der BU-Magnete� Einbau des Protonen Multi-Bunch-Feedback-Cavities� Modifikation von Bälgen in Rotatorstrecken� Kein Shutdown bis zum Ende der Laufzeit von HERA (Mitte ‘07)
⇒ M. Vogt
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 9
Maschinenschichten 2004/05� Nov. 2004
� Nichtlineare Tabelle beim Rampen der GI-Magnete� Zwischenoptik bei 23 GeV� Optik-, Orbit- und Dispersionskorrektur� Beam-Based-Alignment in der Wechselwirkungszone� Messung der Response-Matrix des El-Wegs
� Dez. 2004� Optikmessung HERA-p� Beam-Based-Alignment in der Wechselwirkungszone
� Mai 2005� Untersuchung eines alternativen Arbeitspunkts (Mirror-Tune)� Optik-, Orbit- und Dispersionskorrektur
� Okt.-Nov. 2005� Test des (Wavelet-)Tune-Controllers (für Rampe und Lumi-Run)
� Nov. 2005� Messungen zur Orbit-Stabilisierung der Elektronen am IP� Injektion bei 7 GeV� Messung der Abgeschlossenheit der e-Dump-Beule� Untersuchung einer Optik mit kleinerem β*
z für Protonen
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 10
Optik- und Orbitmessung/Korrektur
� Bei Inbetriebnahme 11/04, beider Umstellung auf Spiegel-Tunesund Helizitätswechsel der e−:� Messung der Optik von HERA-e und
HERA-p (ORM) und empirische Korrektur der Fehler� Rest-Beating Δβ/ β < 10%
� Messung von Orbit und Dispersionund gleichzeitige Korrektur
� Erreicht wurden (Sep. 2005):xrms= 0.77 mm, yrms = 0.54 mmDx,rms= 22 mm, D y,rms = 12 mm
� Außerdem bei Inbetriebnahme 11/04:� Beam-Based-Alignment in den
Wechselwirkungszonen
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
0
0.5
1
s/m
Dx/m
herae, 17-Nov-2004, 00:09:17
IP HERMES IP ZEUS IP HERAB IP H1Measurement
Theory
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000-1
-0.5
0
0.5
1
s/m
Dy/m
IP HERMES IP ZEUS IP HERAB IP H1Measurement
Theory
Dispersionsmessung in der Zwischenoptik HEZWIE bei 23 GeV
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 11
Technische Probleme 2004/05
Vakuumleck am Elektronenflansch SR 11 (Dump von 40 mA)Sep. 2005
Überhitzte Spule von Protonen-Quadrupol ‘GN NL 20’Nov. 2004
Mehrere Vakuumlecks in den Rotatorstrecken an BälgenOkt. 2005
Vakuumleck im Rotator OR (Kühlungsproblem eines Absorbers) Sep. 2005
Vakuumleck am Einkoppler an s.l. Cavity � Ausbau KryostatJul. 2005
Elektronik-Problem des Netzgerätes von Quadrupol ‘GA08 N’Jun. 2005
Vakuumleck in Protonen-Quadrupol ‘GM NR 14‘Mai 2005
Kurzschluß in Spule von BU-Magnet SRApr. 2005
Ausfall Kompressorstraße für Südring � Erwärmung des p-RingsFeb. 2005
Erdschluß von Protonen-Quadrupol ‘GN NL 23’Jan. 2005
Vakuumleck in Elektronen-Quadrupol ‘GI NR 7’ (Durchführung NEG-Pumpe)Dez. 2004
Erdschluß am Protonen-Quadrupol ‘QQ17 OL‘ innerhalb CryostatNov. 2004
20052004
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 12
GN Magnet-Probleme
� Nov. 04: Kühlungsproblem bei ‘GN NL 20’; Spule überhitzt
� GN-Magnet: vertikal fokussierender low-β-Quadrupole (12 Magnete)
� Magnet mußte getauscht werden (6 Tage); Kammer von NL 26 m bis NR 26 m belüftet� schlechtes Vakuum bei H1
� Jan. 05: Erdschluß von Magnet ‘GN NL 23’; alle vier Spulen wurden getauscht (7 Tage)
� Möglicher Grund: Magnet wurde bei Magnetstromtests im Okt. 2004 mit 1638 A betrieben; die Grenze beträgt 1600 A
� Maximaler Strom jetzt auf 1470 A beschränkt
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 13
BU-Magnet-Problem
� Jan.-Apr. 05: Immer wieder periodische Änderungen des p-Backgrounds mit Spikes (“Sieben Zwerge”)
� Kleine vertikale Orbitschwankungen im gleichen Rhythmus
� Kurzschluß in Spule BU-Magnet SR
� April 05: 2 Spulen des BU-MagnetenSR getauscht
Kollimatorraten
Geöffneter BU ohne Spulen
Geöffneter BU ohne Spulen
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 14
GA08 N-Problem
� Dez. 04: Erste Protonen-Background-Spikes treten auf, die mit Soll-/Ist-Abweichungen von Quadrupolkreis‘GA08 N’ korreliert sind
� Juni 04: Die Spikes werden so häufig, so daß H1 und ZEUS nicht mehr messen können
� Lange Suche nach der Ursache: Hat einer der 6 Magnete am GA08N-Kreis ein Problem oder das Netzgerät?
� Zwei längere Betriebsunterbrechungen; Tests ohne Strahl an PS und Last
� Ursache war Wackelkontakt im Netz-gerät; falsch eingelöteter Widerstand
Kollimatorsummenrate
HERA-Logbuch, 1.Juni 2005
Zeit / s
ΔI /
A
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 15
Vakuumleck NR 15
� 18.Mai 05: Vakuumleck zwischenden GM-Magneten bei NR 15 m
� Ursache: Dump von 39 mA e−
(Temperaturalarm SR11)
� Leck am Übergang zur p-Kammeraus Edelstahl
� Klebung war nicht erfolgreich
� Magnet wurde geöffnet, Kammer ausgebaut, neu gelötet� erneut schlechtes Vakuum bei H1!
� Ursache: kleine Deformation der Innenseite der p-Kammer, die von Synchrotronstrahlung getroffen wurde?
Leck
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 16
Vakuumlecks im Rotatorbereich
� 8.5.05, 16.9.05, 12.10.05, 18.10.05: Vakuumlecks an Schiebestücken im Rotatorbereich (SR, 3×NR)
� Häufig nach Strahldump oder Strahlverlust
� Ursache: Fehlende Stütznaht; wird in diesem Shutdown behoben
� 11.9.05 : Vakuumleck am Absorber des vertikal ablenkenden Rotatormagnetenbei OR 142 m
� Kammer abgesägt, neues Stück angeschweißt
� Ursache: Absorber zu heiß geworden; schlechter thermischer Kontakt?
AbsorberAbsorber
StütznahtStütznaht
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 17
Protonenströme 2005
� Bei Wiederinbetriebnahme: hoher Druck bei H1 � 60 Bunche
� Dann Bunchzahl schrittweise bis 150 erhöht (im Mai: GM-Leck; erneut 120)
� Protonenstrom hängt von der Performance der Vorbeschleuniger ab
� Hoher Einzelbunch-Strom (max(Ipb)= 0.68 mA); nicht weit weg von DesignstromImax würde 123 mA bei 180 Bunchen entsprechen!
P-Ströme am Run-Anfang Verteilung der Ströme
0 50 100 150 200 250 300 3500
20
40
60
80
100
120
Run-Nummer
I p/ m
A
150 Bunche15060 120120150 Bunche
20 40 60 80 1000
5
10
15
20
25
30
35
40
Ip / mA
N
Iavg= 80.9 mA
Imax=102.1 mA
Iavg= 80.9 mA
Imax=102.1 mA
60 Bunche
120 Bunche
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 18
Elektronenströme 2005
� Viele Vakuumlecks im e-Ring (WWZ bei H1 und ZEUS, Rotatorbereiche,…) verhinderten die kontinuierliche Steigerung des Stroms
� Nur eine langsame Steigerung war möglich (Sonst: Senderausfall wegen Druckanstieg an Cavities � Strahlverlust)
� Typische Elektronenlebensdauer τ =10-15 h bei Kollisionen
� Manchmal Lebensdauern τ < 4 h nach Einfang eines Staubteilchens
� Run-Ende 1 h nachdem 13 mA erreicht wurde (HERMES High-Density-Run)
Elektronenströme am Run-Anfang Verteilung der Ströme
0 10 20 30 400
10
20
30
40
50
Ie / mA
N
Iavg= 32.4 mA
Imax= 40.8 mA
Iavg= 32.4 mA
Imax= 40.8 mA
50 100 150 200 250 300 3500
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Run-Nummer
I e/ m
A
150 Bunche15060 120120
Reduzierte Ströme nach Vakuumlecks
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 19
Protonen-Bunchverlängerung auf der Rampe
Bunchlänge auf der RampeMulti-Bunch-Oszillationen auf der Rampe
Zei
t / s
Bucket Nummer
Bun
chlä
nge
/ ns
� Verlängerung der p-Bunche während der Rampe aufgrund einer Multibunch-Instabilität
� Länge bei 920 GeV ist 1.4−1.8 ns FWHM; Hourglass-Faktor: ~0.91
� Mit einem long. Feedback sollte eine kleinere Bunchlänge zu erreichen sein (5% mehr Lumi)
� Bei kleinerer Bunchlänge liefert eine Optik mit kleinerem β*
z deutlich mehr Luminosität � E. Kot
� Feedback-System � M. Hoffmann
Farbcode ist Maß fürPhasenabweichung
Farbcode ist Maß fürPhasenabweichung
Beginn der Instabilität
Beginn der Instabilität
40 GeV40 GeV 920 GeV920 GeV
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 20
Gemessene und berechnete spezifische Luminosität
Spezifische Luminosität 2005
� Hohe spezifische Luminosität mit Elektronen im Jahr 2005: 1.8 − 2.3×1030 cm-1·s-1·mA-2
� Typische Werte für e+ in 2004:1.2 − 1.6×1030 cm-1·s-1·mA-2
� Design-Wert für Lumi-Upgrade:1.84×1030 cm-1·s-1·mA-2
� Grund: Dynamisches Beta-Beatingbei e− Betrieb erzeugt kleineres β* im Vergleich zum e+-Betrieb; Protonen Emittanz kleiner als letztes Jahr
� Berechnete spez. Lumi basierend auf gemessenen Strahlparameternkann gemessene Lumi für Standard-Tunes relativ gut beschreiben 0 50 100 150 200 250 300 350
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Run-Nummer
Spe
z. L
umin
ositä
t Ls
/ 1030
mA
-2cm
-2s-1
H1 MessungZEUS Messung
Berechnung Mirror-Tunes
Mirror-Tunes
DesignDesign
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 21
Inte
grie
rte
Lum
inos
ität /
Lin
t/
pb-1
Integrierte Luminosität 2005
� Integrierte Luminosität beträgt214 pb-1 in 333 Tagen (gerechnet ab 17.12.2004; nach Offline-Korrektur)
� Im Mittel 0.64 pb-1/d(letztes Jahr: 0.41 pb-1/d)
� Bester Run lieferte 1.21 pb-1
innerhalb von 13.5 Stunden
� Maximale Luminosität von HERApro Tag: 1.9 pb-1/d
� Neuer Peak-Luminositäts-Rekord:L= 5.1×1031 cm-2·s-1
� Aber: Hoher Protonen-Untergrundund viele Spikes bis BU-Spuleersetzt wurde und GA08-Netzgerät repariert wurde
0 66.6 133.2 199.8 266.4 3330
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Tage seit Run-Anfang
Helizitäts-wechsel
Helizitäts-wechsel
Rotator-leck
Rotator-leck
GA08 N & s.l. CavityGA08 N & s.l. Cavity
GA08 NSpikes
GA08 NSpikes
GM NRLeck
GM NRLeck
WW
BU SRSpule
BU SRSpule
Cryo-ProblemCryo-
Problem
GN NLSpule
GN NLSpule
WW
WW
W = Wartungstage
Verlauf der integrierten Luminosität
LH1 / pb-1LH1 / pb-1
LZEUS / pb-1LZEUS / pb-1
WW
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 22
Integrierte Luminosität ZEUS und H1ZEUS
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
0 50 100 150 200 250 300 350
HERA geliefertHERA nach EinstellungZEUS HV ein
Tage seit Run-Anfang
Inte
gri
erte
Lu
min
osi
tät
(pb
)-1
Die Luminosität mit eingeschalteter Hochspannung der Spurkammern ist deutlich niedrigerals die von HERA gelieferte Luminosität wegen Druck bei H1 und Protonen-Spikes!
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
50 100
H1
150 200 250 300In
teg
rier
te L
um
ino
sitä
t (p
b)
-1
Tage seit Run-Anfang
HERA geliefert H1 Gated H1 HV ein
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 23
HERMES
� Bedingungen für HERMES gut; Datennahmeeffizienz ~98%
� Targetpolarisation |PT| = 85%, Strahl-Polarisation ist HERMES zu niedrig; PB
λ=+1 ~ 40%−50%, PBλ=-1 ~ 30%−40%
Polarisation 2000-2005
Tage seit Run-Anfang
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 24
HERA Luminosität 2002-2005
� Mehr integrierte Luminosität im Jahr 2005 mit Elektronen im Vergleich zu 2004 mit Positronen: Höhere spezifische Luminosität und längere Laufzeit
� Performance von HERA für die letzten 1½ Jahre bestimmt die gesamte von HERA II gelieferte Luminosität!
ZEUS
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
0 50 100 150 200 250 300 350
HERA Luminosität 2002-2005In
teg
rier
te L
um
ino
sitä
t (p
b)
-1
Tage seit Run-Anfang
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 25
Vergleich e+/e−-Daten
Von HERA gelieferte Luminosität
0
50
100
150
200
250
300
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Zeit in Tagen
Inte
gri
erte
Lu
min
osi
tät
(pb
)-1
2005
2004
1992-2001
Im Jahr 2005 wurde sowie integrierte Lumi-nosität aufgesammelt, wie während der gesamten Laufzeit von HERA I!
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 26
Polarisation 2005
Kollidierende Bunche;Polarisation steigt
Kollidierende Bunche;Polarisation steigt
Nicht-kollidierende Bunche; Polarisation fest
Nicht-kollidierende Bunche; Polarisation fest
� Polarisation war 2005 niedriger als 2004:
� kollidierende Bunche P≤45%
� nicht-koll. Bunche P≈50-55%!
� Ursache: Strahl-Strahl-Wechselwirkungverschiebt Tunes der koll. Bunche weg von ganzer Zahl (wenn Tunecontroller an)
� Emittanz der Protonen wächst mit der Zeit� Polarisation der koll. Bunche steigt
� Standard-Tunes bei e−-Betrieb sind gut für hohe Luminosität, aber nicht gut für hohe Polarisation!
� Alternative Tunes („Mirror tunes“) wurden getestet, aber spezifische Luminosität war signifikant kleiner� nach 1 Monat zurück zu alten Tunes
Pol
aris
atio
nZeitAnfang des
Lumi-Run
Anfang des Lumi-Run
Polarisation während eines Lumi-Runs
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 27
Polarisation 2005
� Drei Helizitätswechsel(rote Linien)
� Maximal 45% Polarisation für kollidierende Bunche am Ende des Runs erreicht
� Hängt maximal erreichbare Polarisation von der Stellung der Spinrotatoren ab?
� Mehr über Polarisation:� M. Vogt
Betrieb mit Mirror-Tunes
Betrieb mit Mirror-Tunes
Zeit/Tage 50 100 150 200 250 300
%
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80Gemessene Polarisation (%)
2stat+er2
sys erFehler : +/-
Po
lari
sati
on
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 28
Lebensdauer im Elektronenbetrieb
Lebensdauer-Einbruch 4.5.2005
� Plötzliche Einbrüche der Lebensdauer beim Betrieb von HERA mit e−; Rückkehr der Lebensdauer in Schritten
� Gleichzeitig werden erhöhte Strahlverlustraten gemessen
� Beobachtet für I > 30 mA seit Jan. ‘05; die Zahl der starken und lang-dauernden Lebensdauereinbrüche ist aber glücklicherweise klein
� Theorie: Einfang von positiv geladenen Staubteilchen durch den negativ geladenen Elektronenstrahl
� Quelle des Staubs: Ionen-Getter-Pumpen (Pumpen in den Dipolen wurden im Shutdown 1997/98 durch NEG-Pumpen ersetzt)
� Mehr dazu �A. Kling 07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:300
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Time at 04/05/2005
BLM
rat
e /
Hz
Beam loss
NR191
NR216NR239
NR263
07:30 08:00 08:30 09:000
10
20
Time at 04/05/2005
Life
time
/ h
Lifetime and beam current
07:30 08:00 08:30 09:0010
20
30
Cur
rent
/ m
A
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 29
Raten der Strahlverlustmonitore
Farbcode ist log10(Verlustrate)
Farbcode ist log10(Verlustrate)
Hohe Raten gemessen vonBLM NR 191
Hohe Raten gemessen vonBLM NR 191
ZEUS
H1
HERA-B
HERMES
HERMES
Zeit am 04.05.2005
BLM
Inde
x
log10 der BLM Verlustraten
07:00 08:00 09:00
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
2
2.5
3
3.5
4
4.5
28. Nov. 2005 J. Keil: HERA Betrieb 2005 30
Vergleich der Lebensdauern e+/e−
31/05/04 01/06/040
5
10
15
20
Date
τ e / h
Lifetime
15/10/05 16/10/05 17/10/050
5
10
15
20
Date
τ e /
h
Lifetime
Lebensdauer mit Positronen 2004:
� Stetiges Anwachsen der Lebensdauer mit abfallendem Strom (weniger SR � Druck kleiner)
� Am Ende des Runs niedrige Lebensdauer aufgrund Injektion eines Gases mit hoher Dichte für ~1 h von HERMES
Lebensdauer mit Elektronen 2005:
� Ebenfalls Anstieg der Lebensdauer bei abfallendem Strom
� Aber: Viele kurze Spikes in der Lebens-dauer; häufig reduzierte Lebensdauerüber mehrere Minuten oder Stunden
� Nicht jeder Lebensdauereinbruch ist Staub!
High-Density-RunsHigh-Density-Runs
Injektion & RampeInjektion & Rampe
langes Ereignislanges Ereignis
kurzes Ereigniskurzes Ereignis
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Füllzeiten und Run-Zeiten 2005
� Die optimale Run-Dauer sollte 12 h betragen (40 mA → 13 mA + High-Density-Run)
� Viele Runs enden vorzeitig
� Ursachen für kurze Run-Dauer: Entweder Ende durch Ausfall einer Komponente oder niedrige Lebensdauer!
� Die theoretische Füllzeit (=Zeit zwischen Dump und nächstem Lumi-Run) beträgt ~2½ Stunden:
� Massage: 30 Min.
� P-Injektion + p-Rampe: 30+30 Min.
� E-Injektion + e-Rampe: 20+20 Min.
� Lumi-File anfahren: 20 Min.
� Nur wenige Runs erreichen diese minimale Dauer!
0 50 100 150 200 250 300 3500
10
20
30
Run-Nummer
Verlauf der Run-DauerVerlauf der Füllzeit
Fül
lzei
t Tf/ h
0 50 100 150 200 250 300 3500
5
10
15
20
Run-Nummer
Run
-Dau
er T
run
/ h
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Minimale Zeit zwischen Dump und Lumi-Run
2.5 Stunden Minimalzeit
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Effizienz des Betriebs 2005
Zahlen für 2005:
� Zeitverlust pro Fehler : 2.4 h
� Zahl der Fehler/Tag : 2.8
� Zahl der Fehler/Run : 2.4
� Verlorene Zeit/Tag : 6.8 h
� Zahl der e-Injektionen/Run : 1.6
� Zahl der p-Injektionen/Run : 1.6
� Dauer der p-Injektion : 1.4 h
� Dauer der e-Injektion : 0.82 h
� Dauer eines Lumi-Runs : 8.65 h
� Vom Dump zum Lumi-Run : 9.2 hMaschinenschichten, Kalibration der Experimente
und Wartungstage wurden nicht gezählt
2)
HERA Effizienz 2005
Lumi-Run48%
p-Injektion8%
Lumi-Tuning2%
Fehler38%
e-Injektion4%
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Verteilung der Fehler 2005
Verlorene Zeit wird dominiert von…
1. Netzgeräten � ’GA08 N’ etc.
2. Vakuumlecks � ’GN NR13’, Rotatorsektionen,…
3. Kälteanlage � p-Ring wurde aufgewärmt
4. Magnete � Spulen ‘GN NL20’, ‘GN NL23’, ’BU SR’
5. PETRA � Strahlverluste & Aufplatzen der Emittanz
0
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Verbesserte e−-Transfer-Effizienz
� Transfer-Effizienz des El-Wegs betrug 2004 manchmal nur 30-40% und war nicht-reproduzierbar!
� Verbesserungsmaßnahmen:
• Neue angepaßte El-Weg-Optik
• Sechs BPMs eingebaut (2004)
• Vermessung des El-Weg � keine groben Fehler
• Messung der Response Matrix� große Abweichung der Optik
• Magnetfeldmessung des El-Weg-Quadrupols� Kalibrationsfehler von 2%
Jetzt:� Typische Transfer-Effizienz 70−80 %
und stabiler als vorher� Daher: schnellere Füllung und
weniger Strahlung während Injektion� Fehlende 20%: PETRA-Extraktion
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Zusammenfassung
� Das Jahr 2005 war ein Rekordjahr für HERA: Die integrierte Luminosität mit Elektronen von 214 pb-1 ist mehr als ein Faktor zwei größer als im Vorjahr mit 92 pb-1
� Der Elektronenstrom erreichte in 2005 nur etwa 40 mA.Vakuumprobleme und technische Ausfälle verhinderten die kontinuierliche Erhöhung
� Die Polarisation der kollidierenden Bunche betrug ≤45% am Run-Ende (Beam-Beam-Effekt)
� Die alternativen Tunes im Mai/Juni ergaben höhere Polarisation aber niedrigerer spezifische Luminosität; dieExperimente bevorzugten die alten Tunes
� p-Background und p-Spikes waren problematisch, bis ihre Ursachen behoben wurden. Dies kostete einen relativ großen Anteil an für die Experimente verwendbare Luminosität
� Die Elektronen-Lebensdauer-Probleme sind in der Häufigkeit, mit der sie zur Zeit auftreten störend, aber unkritisch für den Betrieb