<html>
<head>
  
</head>
<body text="#000000" bgcolor="#ffffff">
Dear Folks,<br>
<br>
New data on Kapton irradiation from LHC (thanks Dave!) shows that 10^7
Gray is a safe dose and that Kapton starts losing strength at
several*10^7 Gy.<br>
<br>
My previous calculation of the multiple scattering included just the 75
um Al vacuum exit window at the converter.&nbsp; This is 1e-3 RL of Al and
gives 0.2 mr at 15 m upstream of the target (for a 2.2 GeV beam).&nbsp; That
results in a 3 mm (sigma) beam spot on target.<br>
<br>
We also need to include the multiple scattering in the helium.&nbsp; There
is about 11 m of helium bag from 15 to 4 m upstream of the target.&nbsp;
This gives 0.2 g/cm^2 of Helium which is 2e-3 RL.&nbsp; This will give 0.3
mr of multiple scattering centered about 10 m upstream of the target
which gives another 3 mm (sigma) for a total width of about 5 mm on
target.<br>
<br>
That will reduce the radiation dose from 20 Gy/s to 10 Gy/s.&nbsp; That
means that we can run for 10^6 sec (300 hours) before accumulating a
dose of 10^7 Gy.<br>
<br>
Since we plan to run for only one shift (8 hours), that gives us a
safety factor (in terms of radiation dose ONLY) of more than a factor
of 40.<br>
<br>
- Larry<br>
<br>
Larry Weinstein wrote:
<blockquote type="cite" cite="mid:4D2F5F4A.7040501@odu.edu">Dear TPEers,<br>
  <br>
At some point, we want to run the primary electron beam thru the
chicane and onto the LH2 target.&nbsp; There are two main concerns,<br>
&nbsp;1) radiation in the hall due to the beam hitting vacuum and Helium
windows<br>
&nbsp;2) radiation damage to the Kapton target windows<br>
  <br>
There is a possibility that Hall C will be down tomorrow (Friday)
during the day shift.&nbsp; If so, we could do the test then with minimal
impact on the other halls (since it will take time to tune the beam to
us).<br>
  <br>
  <b>Are we confident enough that the test is safe that we should
proceed
for tomorrow or do we need to study this?</b><br>
  <br>
Here is my analysis of the energy deposited by radiation on the Kapton
windows at 1 nA:<br>
6e9 e/s * 2 MeV/(e-g/cm^2) * 1 g/cm^3 * 1 cm = 12*10^15 eV/s = 2*10^-3
J/s<br>
(I used a 1 cm thick window, but this will divide out when we calculate
the energy deposited per mass.)<br>
  <br>
Now we need the beam size on the windows.&nbsp; The beam passes through a 75
um Al window about 15 m upstream of the target.&nbsp; t = 75 um * 2.7 g/cm^3
= 0.02 g/cm^2&nbsp; <br>
The radiation length of Al is 24 g/cm^2 so this is 10^-3 RL.<br>
  <br>
The multiple scattering for a 2.2 GeV beam is<br>
sigma = (13.6 MeV/2200 MeV)*sqrt(1e-3) = 0.2 mrad<br>
Over a distance of 15 m, this is a spread of 3 mm.<br>
  <br>
A block of Kapton that is (3 mm)^2(1 cm) has a mass of 0.1 g.&nbsp; Thus,
the energy deposited amounts to a radiation dose of<br>
R = 2e-3 J/s / 0.1 g = 2e-3 J/s / 1e-4 kg = 20 J/kg-s = 20 Gray/s<br>
  <br>
Kapton (according to the manufacturer's data) can withstand 10^6 Gy
with no change in mechanical properties.&nbsp; At 10^7 Gy, it loses 25% of
its tensile strength and 50% of its elongation.<br>
  <br>
10^6 Gy corresponds to a time of 10^6 / 20 = 5*10^4 s = 14 hours. <br>
  <br>
To reduce this we can a) run at lower energy (which will double the
beam spot size, reducing the radiation by a factor of 4) or b) run at
lower beam current (subject to the minimum current that the accelerator
can monitor).<br>
  <br>
  <pre cols="72" class="moz-signature">-- 
                                Sincerely,
                                Larry 

-----------------------------------------------------------
Lawrence Weinstein
University Professor 
Physics Department
Old Dominion University
Norfolk, VA 23529
757 683 5803
757 683 3038 (fax)
<a href="mailto:weinstein@odu.edu">weinstein@odu.edu</a>
<a href="http://www.lions.odu.edu/%7Elweinste/">http://www.lions.odu.edu/~lweinste/</a></pre>

  <div>
  <hr><br>
  <a href="https://www.spamtrap.odu.edu/b.php?i=433207705&amp;m=5775e8bdb10c&amp;t=20110113&amp;c=s">Spam</a><br>
  <a href="https://www.spamtrap.odu.edu/b.php?i=433207705&amp;m=5775e8bdb10c&amp;t=20110113&amp;c=n">Not
spam</a><br>
  <a href="https://www.spamtrap.odu.edu/b.php?i=433207705&amp;m=5775e8bdb10c&amp;t=20110113&amp;c=f">Forget
previous vote</a><br>
  </div>

</blockquote>
<br>
<pre cols="72" class="moz-signature">-- 
                                Sincerely,
                                Larry 

-----------------------------------------------------------
Lawrence Weinstein
University Professor 
Physics Department
Old Dominion University
Norfolk, VA 23529
757 683 5803
757 683 3038 (fax)
<a href="mailto:weinstein@odu.edu">weinstein@odu.edu</a>
<a href="http://www.lions.odu.edu/~lweinste/">http://www.lions.odu.edu/~lweinste/</a></pre>
</body>
</html>