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。     

合肥光源测量束团纵向精细结构的单光子计数系统设计

本文介绍了用单光子计数法测量束团纵向精细结构的原理.介绍了合肥同步辐射光源测量束团纵向精细结构的单光子计数系统的设计.由于单光子计数法具有高时间分辨率(2ps)和大的动态测量范围(10⁵)等优点,所以该系统不仅可以测量束团长度,而且可以精密测量单束团的纯净度.最后,分析了该系统的性能,并讨论了该系统在尾场和纵向阻抗的研究、束团伸长效应的研究以及影响单束团不纯净机理的研究中的应用.     

北京正负电子对撞机束团拉伸效应研究

本文叙述了在北京正负电子对撞机(BEPC)上,用条纹相机和频谱分析方法对束团拉伸效应的研究.由测量结果归纳出BEPC束团拉伸效应的标度规律,这一规律与理论分析有相当好的一致关系.     

Fokker-Planck方程与Vlasov方程在模耦合理论研究中的比较

模耦合理论比较成功地解释了微波不稳定性的发生,其理论基础是Vlasov方程.Fokker-Planck方程包含了束团的辐射阻尼效应和量子激发效应,是比较完备地描述粒子运动状态的束团分布方程.比较了Fokker-Planck方程和Vlasov方程在来源、意义和解法方面的关联和不同,同时介绍了一种多项式展开束团耦合模式来求解Fokker-Planck方程的方法,并在静态分布中包含了势阱畸变的效应.     

HIAF-BRing束团合并过程中的束流负载效应模拟

强流重离子加速器HIAF-BRing在加速完成后进行束团合并,为研究BRing中的束流负载效应对束团合并的影响,对238U35+束流进行了粒子跟踪模拟。模拟结果显示,在束团合并过程中,束流负载效应引起束团长度和束团中心位置的振荡,导致束流动量分散和束团长度的增长。束团合并过程中尾场电压以及不同束团间尾场的耦合导致的势阱畸变,是引起束团长度和束团中心振荡及束流发射度增长的原因。为了降低束流负载效应的影响,采用多谐波前馈系统进行补偿,达到了补偿束团合并过程中的束流负载效应的目的,从而确保了BRing中引出束流的品质,同时根据模拟结果确定了前馈系统需要覆盖的频率范围和需要补偿的最大尾场电压。     

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柬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?用于测量光源点的束流位置和角度.     

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.     

束团磁压缩的高阶限制

研究了束团压缩中的高阶效应, 结果表明存在高阶项的压缩限制, 压缩后束团的长度比线性理论值长, 初始为均匀分布的束团较高斯分布更易压缩, 在相同的加速段与磁压缩器条件下, 其所获得的束团长度较短, 最后作了数值计算, 结果与理论相符.     

包含辐射阻尼效应的束流纵向微波不稳定性研究

 包含束团辐射阻尼效应的Fokker-Planck方程是比较完备地描述粒子运动状态的束团分布方程。在Fokker-Planck方程的基础上采用微扰展开方法对纵向微波不稳定性的发生机制及过程进行了分析，并且根据计算结果，研究了辐射阻尼效应对纵向微波不稳定性的影响。在计算中包含了静态的势阱畸变效应。计算结果表明，包含辐射阻尼效应的纵向微波不稳定性阈值高于没有辐射阻尼效应的不稳定性阈值。     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一．根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法，推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式，并给出数值计算结果．讨论了由非线性所引起发射度增长．     

BEPC上离子引起的耦合束团不稳定性分析

对在北京正负电子对撞机(BEPC)上观测到的由离子引起的电子束二极耦合束团不稳定性的实验数据作了分析处理,给出了这种二极耦合束团不稳定性的边带.首先用离子俘获的线性两束流理论定量计算了离子引起的二极耦合束团不稳定性发生的阈值束流流强和不稳定性的增长时间,然后用基于束流–离子强弱作用模型的模拟程序跟踪了在实验情况下束流与离子的相互作用过程,跟踪结果成功地再现了离子引起的二极耦合束团不稳定性边带,并给出了比较合理的不稳定性增长时间.     

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.     

直线加速器中的非线性空间电荷效应和发射度增长

直线加速器中束团的非线性空间电荷效应是引起发射度增长的重要原因之一.根据计算在屏蔽筒中非均匀分布京团的空间电荷效应的普遍方法,推导了直线加速器圆波导中几种非均匀分布束团的非线性场能公式,并给出数值计算结果.讨论了由非线性所引起发射度增长.     

扭摆器中的微束团不稳定性

用理论和数值的方法, 首次研究了扭摆器中相干同步辐射效应诱发的微束团不稳定性. 这一不稳定性只存在于小能散的情况, 并当电子能量或峰值磁场取特定值时, 不稳定度达到最大值. 在BFEL的扭摆器中, 可能有轻微的不稳定性存在; 在CTF的扭摆器中, 则不会有不稳定性发生.     

纵向阻尼系统的一些问题讨论

本文论述了探测束团相位以控制校正电压的纵向阻尼系统的有关问题。结果表明，如果直接用测得的束团相位偏离△ψ去控制校正电压，则阻尼效率极低。     

束团序列发射的相干同步辐射强度数值计算

提出一个新颖的射频电子束团序列在偏转或者摇摆磁场中发射的相干同步辐射相干迭加导致辐射增强的理论模型,并基此分析和计算了利用BFEL装置的3?0MeV射频直线加速器产生的电子束团序列发射的相干辐射增强效应.由讨论可知,不同的束团产生的相干同步辐射之间存在相干性源于束团间的相干性;这种束团间的相干性引起的辐射增强迭加在单个束团产生的相干辐射功率谱上;随着波长的增长,这种辐射增强呈现规则的高速振荡效应;束团间相干性引起的强度增强近似约为宏脉冲内所含束团数的平方.最后提出利用所设计的毫米波Michelson干涉仪检测BFEL装置的电子束团序列的相干性的实验设想.     

束流负载与束团相位补偿

分析研究了电子储存环上的势阱扰动,分析解给出了各束团同步相移、频移随高次模参数变化的规律.该研究结果可帮助我们优化高频腔的工作模式(通过调节调谐杆的位置来改变高次模的频率)和环上束团的分布,以减小束流负载效应,还可帮助我们利用谐波腔来补偿束团相位的变化.     

深度高斯过程辅助的光阴极注入器优化设计

环形正负电子对撞机（CEPC）对注入器出口处的束团的电荷量、横向发射度、纵向长度等指标提出了严格的要求，设计开发高性能的电子枪及注入器成为了重要挑战。为了得到满足指标的束流，必须同时考虑众多非线性且相互耦合的变量。基于光阴极微波电子枪，提出了一种用多目标遗传算法在高维参数空间进行搜索的方法，对束团的横向归一化发射度和纵向长度进行优化，以期将电子枪的性能发挥至极限。由于考虑空间电荷效应后的束团传输过程模拟计算非常耗时，我们构建了一个3层的深度高斯过程作为替代模型，以解决目标值计算开销大的问题。通过对影响束流横、纵向相空间演化的关键因素分析，共确定了16个几何参数和10个束流元件参数。最后，展示了对由一个L-band的常温微波电子枪、一对螺线管和一个行波加速管组成的注入器，在初始电荷量为10 nC的优化结果。在计算了8 000个有效解后，观察到在两个优化目标上均表现良好的解，其对应的横向归一化发射度为19.8π·mm·mrad，束团长度（RMS）为1.0 mm，与当前的设计结果比较，横向归一化发射度压低了约70%。     

直线加速器中双向高斯密度分布电荷束团发射度增长的比率关系

采用直线加速器中的空间电荷束团的有限圆柱模型，并假设该有限圆柱体电荷密度分布在横向ｒ和纵向ｚ都满足高期分布，推导得到了该电荷束团的自场能与发射度增长公式；通过数值模拟计算，给出了束流发射度增长随束团参数和加速器系统参数变化的图表曲线，讨论了该双向高期密度分布电荷束团发射度增长的比率关系．     

光阴极RF腔注入器束流发射度研究

 分析了光阴极RF腔注入器中的RF场效应和空间电荷效应，给出了电子在加速腔中束流发射度的解析表达式，它说明在加速过程中束流发射度是振荡变化的。利用SUPERFISH和GPT程序模拟计算了光阴极1+1/2腔注入器输出束流发射度与加速场强、注入相位、束团大小和形状、束团电荷的关系。适当选择这些条件，可以获得横向发射度小于2πmm·mrad 的输出束流。