El acelerador lineal (LINAC de LINear ACcelerator) genera pulsos de electrones a 90 keV y los acelera hasta 100 MeV. Después, el haz se transfiere y se inyecta en el anillo propulsor donde continúa el proceso de aceleración. El pre-inyector de ALBA se adquirió como un sistema de llaves en mano y está en operación desde 2010.

Un cañón de electrones termoiónico de 90 kV DC genera pulsos de electrones de una longitud de 2 ns. Estos electrones se extraen de un metal (tungsteno impregnado de BaO) calentado a 1.200 grados. Puede generar un solo pulso (SBM) o un tren de varios pulsos (MBM), como se muestra a continuación. El patrón de inyección típico consiste en trenes de 32 pulsos, que se generan a razón de 3 veces por segundo. La carga máxima por pulso al final del LINAC es 0,25 nC.

Señales de los transformadores de corriente rápida instalados a lo largo del LINAC para los dos modos de inyección: MBM (tren de 54 pulsos) y SBM (16 pulsos individuales separados por 64 ns).

Los electrones pasan primero por una zona que agrupa los electrones, reduciendo la longitud de los pulsos y también aumentando su energía. El sistema de agrupado (o bunching) comprende dos cavidades tipo pre-buncher, una que trabaja a una frecuencia subharmónica (500 MHz) y otra a 3 GHz, y una cavidad tipo buncher formada por 22 celdas y que funciona con ondas estacionarias. Después del sistema de agrupado, la energía del haz es de 16 MeV. Dos estructuras de aceleración de ondas progresivas aumentan la energía del haz hasta más de 100 MeV. Cada estructura de aceleración está hecha de 96 celdas y funciona en el modo 2Π / 3 a un gradiente constante de 10-15 MV/m. La focalización del haz se garantiza mediante el uso de solenoides en la parte de agrupado y de tres cuadrupolos situados entre las dos estructuras de aceleración.

Se utilizan dos klystrons (TH2100) para proporcionar la potencia de RF a las cavidades del LINAC a 3 GHz mediante guías de ondas de RF. Gracias a un sistema de conmutación, si uno de los klystrons falla, el LINAC puede seguir proporcionando un haz de energía reducida de 67 MeV.

Esquema del LINAC de ALBA con la distribución de RF y una imagen del LINAC dentro del búnker.

En condiciones nominales, el LINAC se opera a 110 MeV en modo top-up (recarga contínua). Recientemente se ha demostrado que, si es necesario, también se puede inyectar y acelerar un haz de 67 MeV en el propulsor.

La dispersión de energía del haz del LINAC está por debajo del 0,5 % y su emitancia normalizada por debajo de 30 mm mrad.

Medida de propagación de energía de un haz de 110 MeV y 1 nC tomada en una región dispersiva. A la derecha se muestran las mediciones de emitancia del mismo haz para los ejes x e y, tomados mediante la técnica de escaneo cuadrupolar.

Especificaciones de los parámetros del haz del LINAC

El anillo de propulsión de ALBA es un sincrotrón que acelera los electrones que se generan en el LINAC de 100 MeV a 3 GeV. Durante el incremento de energía, los campos magnéticos se adaptan a la energía de los electrones. Cuando llega a 3 GeV, se extrae el haz electrones y se envía al anillo de almacenamiento y los camps magnéticos vuelven a sus valores iniciales. Este ciclo se repite 3 veces por segundo.

El anillo propulsor se encuentra situado en el mismo túnel de hormigón que el anillo de almacenamiento. Su gran circunferencia de 249,6 m, el gran número de imanes dipolares (40) y la red magnética basada en dipolos con gradiente integrado, propician una emitancia muy baja de sólo 10 nm∙rad. Esta baja emitancia y el tamaño del haz de electrones hacen que la inyección en modo top-up sea altamente eficiente. En este modo los electrones son inyectados cada 20 minutos al anillo de almacenamiento, sin interrumpir la adquisición de datos experimentales y manteniendo la intensidad del haz de electrones constante.

La siguiente tabla resume los parámetros principales del anillo propulsor de ALBA.

El diseño magnético del anillo de almacenamiento (o SR de storage ring en inglés) del Sincrotrón ALBA se basa en una red Chasman-Green (Double Bend) modificada. La unidad básica (estructura repetitiva) es una disposición de dos imanes dipolares acompañados de cuadrupolos que producen dispersión distinta de cero en los tramos rectos. Aunque la dispersión contribuye al aumento aparente del tamaño del haz de electrones, el diseño de ALBA minimiza el aumento a la vez que maximiza el espacio disponible entre secciones rectas.

Las secciones rectas en ALBA se llaman LSS (largas), MSS (medianas) y SSS (cortas). La celda unidad tiene MSS con valores de la función beta lo suficientemente pequeños para instalar dispositivos de inserción, aunque las MSS no son suficientemente largas para instalar la sección de inyección. Por otra parte las celdas modificadas, llamadas matching cells, se utilizan para acoger las LSS. La siguiente tabla resume los parámetros principales del anillo de almacenamiento de ALBA.