利用相干渡越辐射测量电子束团长度的分析与计算

利用相干渡越辐射(CTR)测量短和超短电子束团长度是国际上束测领域新发展的频域测量技术.文中理论分析和数值计算了北京自由电子激光装置的皮秒级的射频电子束团序列产生的CTR,当辐射波长在长于束长(4ps)时,渡越辐射发生相干增强效应;与非相干渡越辐射相比,当λ≥2πσz时,增强的倍数约等于束团中粒子的数目(10⁸);CTR从亚毫米波到毫米波段呈宽带连续谱特性;渡越辐射能量主要集中在轴线附近,宏脉冲辐射能量高达几毫焦.设计采用偏振型束团长度测量系统,利用CTR自相关技术,实验测量该束团序列的纵向长度,并藉助傅里叶变换光谱法,推求束团电子分布.     

合肥光源逐束团相位测量及纵向不稳定性诊断

为了研究储存环束流多束团纵向运动特性,在合肥光源（HLS-II）上研制了一套逐束团相位测量系统。该系统利用示波器直接采集BPM和信号,采用过零点检测法、时间差分（Temporal Difference, TD）法相结合的方法从BPM和信号中提取出逐束团相位。介绍了逐束团相位测量系统的系统构架、相位提取方法以及在HLS-II上的一些实验结果。通过对该系统记录的5 ms时间长度的逐束团多圈相位数据的离线分析,得到多束团纵向运动的同步振荡的频率、纵向工作点、束团振荡的模式信息以及振荡模式增长率等特征信息,诊断出HLS-II在top-off恒流运行期间存在2个较强的纵向耦合束团不稳定模式,并提取出了2个振荡模式的增长率。该系统的逐束团相位测量结果及相关纵向不稳定性分析可为机器研究、纵向反馈系统调试评估及高频RF系统的性能评估等提供参考。     

BFEL装置短电子束团相干同步辐射产生理论计算与实验设计

分析和数值计算了利用BFEL装置的30MeV射频直线加速器提供的4ps电子束团产生的宽带连续的强相干同步辐射.由讨论可知,该束团可直接用以产生毫米波段相干同步辐射;通过压缩束团宽度至1ps甚至亚ps,可获得宽带连续(覆盖远红外—毫米波段)的强相干辐射.由于这种辐射位于相干辐射的珍稀或空白区,因而具有极高的应用价值.在该波长范围内,相干辐射功率约为非相干辐射的10⁸—10⁹倍.依赖于所选的波长范围和接收角,辐射功率在几百微瓦至毫瓦量级.最后给出辐射产生和束团测量的实验构想.     

利用激光冷却原子束测量氦原子精密光谱

⁴He原子2³S₁→2³P_0,1,2跃迁的精细结构分裂,目前在理论和实验上都能够达到10^-8水平的精度,并可被应用于测定精细结构常数α, 和对量子电动力学进行检验.该方面实验研究的关键, 是需要提高测量信噪比,并消除各种可能的系统偏差, 将这一精细结构分裂测量到亚kHz水平.在设计的这套实验方案中, 首次结合激光冷却原子技术,通过激光横向冷却来提高亚稳态氦原子束的束流强度,并对三态亚稳态氦原子进行偏折, 将其从原子束中分离,从而大幅降低测量背景,并利用频率锁定激光器的边带扫描的方式来进行光谱测量,以使得扫描测量中保持足够的频率精度. 在目前基本搭建成的实验装置上,实验方法的可行性已经获得验证,分析表明有望实现亚千赫兹水平的测量准确度.     

e+e－实验中ψ(2S)能区连续态单光子湮没过程的贡献

研究了e⁺e^－实验中ψ(2S)能区连续态单光子湮没过程的截面对观测总截面的贡献.针对ψ(2S)质量处ωπ⁰和π⁺π^－两个观测末态,利用唯象模型估计了单光子湮没过程贡献的大小.分析表明,对于ψ(2S)→ωπ⁰和ψ(2S)→π⁺π^－,以及其他电磁末态分支比的确定,单光子湮没过程的贡献必须认真考虑.通过研究,我们认为对于BES实验来说,为了获得共振态电磁末态分支比的正确结果,至少需要在低于ψ(2S)共振峰的能量点采集10pb^－1的数据.     

合肥光源逐束团测量和横向束流反馈系统设计

 介绍了在合肥光源开展逐束团测量（横向和纵向）和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz，因此，系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性，而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等，从而将提高机器的运行性能。     

182Hf实验室参考标准的研制与加速器质谱测量

介绍了用于HI-13串列加速器质谱(AMS)测量的¹⁸²Hf实验室参考标准的研制. 通过¹⁸⁰Hf的连续热中子俘获产生¹⁸²Hf, 用热电离质谱对初始参考标准的同位素比进行了精确测量. 取一定量的初始参考标准, 加入已知量的稳定同位素(¹⁸⁰Hf)作为稀释剂, 通过逐级稀释的方法, 最终得到同位素比从10^－6—10^－10的一系列参考标准. 并对该系列参考标准进行了AMS测量, 结果显示¹⁸²Hf/¹⁸⁰Hf的测量值与标称值呈良好的线性关系, 说明该AMS系统可以准确测量同位素比在10^－6—10^－10范围内的样品.     

合肥光源逐束团测量系统研制

 逐束团测量装置属于宽带和实时测量，足以分辨重复频率为204 MHz的相邻束团的信号，设计功能包括横向水平和垂直Beta振荡，纵向同步相位振荡，束团填充等信息的实时检测。对信号频谱分析，系统参数设计，前端射频检测，锁相环信号合成，高速数据采集以及基于PXI的整个系统作了详细介绍，分析了若干调试和实验结果，并讨论了合肥光源储存环目前存在的不稳定性及该测试手段在诊断中的应用。     

HLS逐束团跟踪监测系统

介绍了合肥光源(HLS)逐束团跟踪监测系统, 并且展示了相关的实验、数据分析 结果. 通过同相的门电路信号和RF的分频信号控制ADC的外触发, 对该测量系统的可靠性、稳定性进行了验证. 并且利用该系统, 跟踪记录了完整的注入, 慢加速, 降频, 校正轨道, 扭摆磁铁充电, 加斜四极铁以及正常供光运行的全过程. 最后展示了该过程的横向工作点(tune值)漂移, 多束团耦合不稳定性的研究结果.     

空间电荷主导电子束的纵向聚焦设计

在空间电荷主导电子束研究中,纵向聚焦非常重要,在输运过程中由于强空间电荷力的影响,束团将很快变长并崩溃,马里兰大学的电子环设计用于方形束团和抛物线形束团的研究,环中需要用三个感应腔对束团进行纵向聚焦.文中首先介绍了方形束团和抛物线形束团的纵向束流动力学,推导了两种束团纵向聚焦所需要的5MHz重复率高压脉冲波形,并给出了实现纵向聚焦的感应腔设计及其特殊要求.     

合肥光源基于同步光的测量与研究

介绍了合肥光源同步光测量系统, 包括条纹相机系统、快速光电测量束团长度系统、束团横向截面测量系统和光位置测量系统. 利用条纹相机系统和快速光电测量束团长度系统进行了束团长度测量和束团伸长效应的研究. 利用束流截面测量系统进行了六极铁对横向不稳定性抑制效果和横向反馈系统反馈效果的测量研究. 光位置测量系统采用丝型光位置检测器和自行研制了对数处理器, 用于测量光源点的束流位置和角度.     

合肥光源单束团下束团长度和能散的测量

 根据同步光与储存环中的束流信号具有相同的时间结构的原理,测量同步光脉冲的半高全宽值可以计算出束团的长度。根据合肥光源的特点和实际需要,选择快速光电接收器搭配高速高带宽示波器作为在线测量束团长度和纵向分布等的主要手段。对单束团模式下束团长度随流强和高频腔腔压的变化趋势进行了测量。测量结果表明：束团长度与腔压的0.3次方成反比,比理论值0.5小;而束团长度随流强的增长率为2.0 ps/mA。通过测量纵向量子寿命进行了能散随流强变化的间接测量,结果表明,束团的拉伸是能散变化和势阱效应共同作用的结果。     

合肥同步辐射光源的束团伸长效应初析

利用新理论，统一阐述了感抗壁效应和微波不稳定性，并着重证明窄带阻抗对束团伸长效应的重要贡献，在此基础上，解释了合肥同步辐射光源的束团伸长效应的初步实验结果，证明了束腔相互作用是导致该光源束团伸长的主要因素。     

Calculations of operating schemes for a passive harmonic cavity in HLS-Ⅱ

A passive higher harmonic cavity (HHC) will be used in the Hefei Light Source II Project (HLS-Ⅱ) to lengthen the bunch and consequently increase the beam lifetime dominated by Touschek scattering. The effects of constant voltage and constant detuning have been calculated and compared over the operating current from 0.4 to 0.2 A on the bunch lengthening for the passive normal conducting harmonic cavity system in HLS-Ⅱ. The results show that the bunch shape has less change and the lifetime improvement factors are not less than 2.7 over the beam currents for the constant voltage case. The constant voltage operating scheme may be applied to our machine.     

Observation of THz coherent transition radiation from single-bunch beam at KURRI-LINAC as an intense pulsed light source

A single-bunch beam has been generated using a developed high-speed avalanche-type pulser in KURRI-LINAC in order to lift restrictions of the spectral resolution in the spectroscopic study and the delay time in the time-resolved measurement. Both of the rise and fall times of the developed pulser are 110 ps. The observation of CTR has confirmed the single-bunch beam. The degree of impurity of single bunch has been estimated to be 1.5% by the analysis of the interferogram.     

加速器束流测量中的数字系统设计

加速器束流测量系统中的数字技术主要是处理安装在真空管道里的探测器感应出的束流电信号, 这个电信号包含丰富的束流信息, 如束流位置, 工作点, 束团长度等, 所以采用一套数字化平台, 经过不同的软件分析, 就可得到许多的加速器束流参数. 本论文为建立这样一套数字化平台做了一些尝试, 设计了高速高精度采样处理系统, 它采用软件无线技术, 包含独立的四通道高速中频采样处理电路. 本系统已经在HLS上采用频率谐波法测量了束团长度, 另外在实验室配以RF前端模块模拟了BPM测量. 达到了预先的设计目标. 最后提出了对系统的改进, 可以采用Ethernet代替VME总线, 在500MHz直接采样, 及使用FPGA来实现DDC, DSP, FIFO, Ethernet等功能, 这些将是下一步设计目标, 最终实现商业化产品的目的.     

采用对数比处理技术的同步光位置测量系统

 对于双丝型同步光位置检测器，对数比处理技术较差比和处理技术具有更宽的线性范围和动态范围。利用美国BB公司的高精度对数运算放大器LOG112实现电流电压转换，研制了一种采用对数比处理技术的同步光位置测量系统，垂直方向光位置测量分辨率约为1 μm，线性范围大于±3 mm。与合肥同步辐射光源原有同步光位置测量系统相比，具有较高的性价比。     

用于质子加速器的壁电流探头的研制

针对中国散裂中子源快同步环上束团纵向长度和束流强度的测量工作以及973束流损失控制实验课题中束团时间结构的测量工作,研制了用于上述两台质子加速器的壁电流探头。介绍了使探头达到足够的带宽所做的改进工作。用高频电磁场仿真软件对探头的性能进行了模拟,验证了适用于壁电流探头的一些理论模型和加入屏蔽腔对探头高频响应曲线产生的影响以及做出相应的改进后所带来的效果。对实物探头的性能进行了测量实验,发现测量系统自身的不匹配对实验结果产生了影响,改进匹配后得到探头的幅频响应曲线在300 kHz~2 GHz的频率范围内基本保持一致。时域上对500 ns脉冲矩形波的测量结果也显示出探头良好的低频响应。     

BEPCⅡ正电子环真空度随流强的非线性变化

 观察发现负电子环的真空度随流强呈线性变化,正电子环的真空度随流强呈非线性变化,在正电子环的弧区,真空度的非线性变化很明显。讨论了非线性变化的原因,可能是同步光电子在正电子束流横向作用下加速碰壁,发生了二次电子发射,并在一定条件下形成了束流引起的多次碰壁效应,造成了大量放气。改变正电子束流的束团填充方式来观察真空度的非线性变化,得到了与KEK-B低能环一致的实验结果,该非线性变化呈现一定的阈值性,发生非线性的条件是有足够大的单束团流强和每列足够多的连续束团。