CTF磁压缩器的误差研究

磁压缩器广泛应用在自由电子激光装置中.电子束团的归一化发射度增长由二极磁铁的高阶分量误差及准直误差引起.本文描述了CTF(CXFEL Test Facility)的第一个磁压缩器的误差研究.     

BTF加速器物理设计

北京X射线自由电子激光试验装置(BTF)将“寄生”在BEPCⅡ直线注入器这一国内能量最高, 性能最好的电子直线加速器上.BTF将弃用现有直流枪予注入器, 采用光注入器(photoinjector)经低能输运线斜注入到BEPCⅡ直线加速器主加速器, 同时拆掉三节加速管以安装两级磁压缩器, 并在A46后拆掉二节加速管引出束流, 经高能输运线后进入波荡器.模拟结果表明改造后的直线加速器BTF电子能量可达1.18GeV、能散0.15%、归一化发射度小于2.5mm.mrad.     

磁压缩对高频稳定性的要求

 曲柄式磁压缩系统是北京大学SASE自由电子激光装置中非常重要的部分,通过其对电子束团的压缩为扭摆器提供高流强、短脉冲的电子束,使电子束在扭摆器内较短的距离实现饱和出光。曲柄式磁压缩需要利用偏离高频峰位的加速相位使得电子束产生能量-位置关联,主要讨论高频相位抖动与能量-位置关联的相互关系,高频相位抖动使得束团的能量-位置关联不同,即束团内电子能量随位置分布不同。进而研究其对磁压缩性能的影响,即能量-位置关联不一样会导致磁压缩得到的束团长度出现涨落。     

磁压缩对高频稳定性的要求

曲柄式磁压缩系统是北京大学SASE自由电子激光装置中非常重要的部分,通过其对电子束团的压缩为扭摆器提供高流强、短脉冲的电子束,使电子束在扭摆器内较短的距离实现饱和出光。曲柄式磁压缩需要利用偏离高频峰位的加速相位使得电子束产生能量-位置关联,主要讨论高频相位抖动与能量-位置关联的相互关系,高频相位抖动使得束团的能量-位置关联不同,即束团内电子能量随位置分布不同。进而研究其对磁压缩性能的影响,即能量-位置关联不一样会导致磁压缩得到的束团长度出现涨落。     

X射线物理学

X射线自1895年被发现以来,为科学研究提供了丰富多样的探测和分析手段。随着以同步辐射为代表的先进X射线光源的出现,X射线实验方法不断发展,已经成为推动前沿基础和应用科学研究突破的重要实验手段。文章从X射线与物质的相互作用出发,简要阐述X射线实验方法如何探测不同的物理研究对象,如局域结构、晶体结构、纳米尺度结构、表面界面结构、电子结构、自旋结构等。最后展望更先进的X射线光源为科学研究带来的机遇。     

氖原子对2000 eV X射线激光透明的产生机制

X射线自由电子激光与物质相互作用时出现了X射线透明现象,研究X射线透明现象的产生机制对理解X射线自由电子激光与物质相互作用过程具有重要参考价值.本文基于FAC(Flexible Atomic Code)程序计算的氖原子(离子)对2000 eV X射线的光电离截面和俄歇衰变速率,确定了不同通量密度下氖原子的主要电离方式;通过建立和解速率方程,得到了确定的电离方式中氖元素各电子组态数目比例随时间变化的公式,计算了氖原子在通量密度为2000和10000?~(-2)·fs~(-1)、持续时间为20 fs、光子能量为2000 eV的X射线激光照射下,任意时刻各主要电子组态的原子数目比例和总的氖原子平均光电离截面.建立了价电子完整的空心原子的数目比例随通量密度和曝光时间变化的公式.发现裸核和空心原子都会导致X射线透明,且选择恰当的通量密度和脉冲持续时间可以使价电子完整的空心原子数目比例达到极高.     

三类构型激光脉冲压缩器光栅拼接误差容限比较

建立了包含拼接光栅的三类典型构型(双程Z型、X型及菱型)激光脉冲压缩器的理论模型. 利用光线追迹法计算压缩器引入的相位变化,结合傅里叶变换的方法仿真分析并比较了各压缩器相应的光栅拼接误差容限. 以远场焦斑峰值能量下降到理想值的0.9倍为限确定了三类压缩器光栅拼接误差容限,明确了不同构型激光脉冲压缩器对拼接误差的敏感程度. 这对脉冲压缩器的选型和设计具有指导意义. 关键词： 光栅拼接 脉冲压缩 误差容限 光线追迹     

X射线自由电子激光试验装置

X射线自由电子激光试验装置(以下简称"SXFEL试验装置")是中国第一台X射线相干光源,其输出波长小于9 nm.这台基于0.84 GeV直线加速器、以掌握装置相关技术和实验演示种子型自由电子激光(FEL)级联与短波长回声型FEL为主要目标的自由电子激光装置,于2020年11月通过国家验收.本文将介绍SXFEL试验装置的...     

波荡器位相误差对自由电子激光

 对波荡器位相误差对自由电子激光小信号增益的影响进行了分析讨论。对低增益情况解析地给出了波荡器位相误差引起的增益降低因子。结果表明：与自发辐射类似增益的降低与位相误差的方差成简单的指数关系，位相误差的线性变化部分引起最大增益的位移，还表明波荡器位相误差存在时Madey定理仍然成立。对高增益情况也给出了波荡器位相误差引起的增益降低因子。     

波荡器位相误差对自由电子激光

对波荡器位相误差对自由电子激光小信号增益的影响进行了分析讨论。对低增益情况解析地给出了波荡器位相误差引起的增益降低因子。结果表明:与自发辐射类似增益的降低与位相误差的方差成简单的指数关系，位相误差的线性变化部分引起最大增益的位移，还表明波荡器位相误差存在时Madey定理仍然成立。对高增益情况也给出了波荡器位相误差引起的增益降低因子。     

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.     

可变参数磁压缩系统设计

北京大学30MeV超导加速器包含3个RF加速单元: 自主研发的1.5cell DC-SC(直流-超导)注入器, 经过升级的3.5cell DC-SC注入器, 以及1.3GHz 2×9cell Telsa型超导加速腔. 为充分利用该装置上高品质电子束, 计划压缩1.5cell注入器出口电子束用于产生相干THz光, 以及压缩2×9cell超导加速腔出口电子束产生红外自由电子激光. 通过理论计算及模拟计算相结合设计了一套可变参数磁压缩系统, 该系统可以同时满足两个RF加速单元后束团压缩的要求.     

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.     

北京X射线自由电子激光试验装置(BTF)磁压缩器中微束团不稳定性的研究

用数值方法研究了相干同步辐射(CSR)引发的微束团不稳定性. 当电子通过北京X射线自由电子激光实验装置(BTF)的第二个磁压缩段时, CSR调制将使微束团失稳. 这一不稳定性敏感的依赖于微束团twiss参数. 计算了不稳定的参数区.     

非均匀分布纵向耦合束不稳定性的研究

利用Vlasov方程研究了非均匀分布情形下的纵向多束团不稳定性.当束团均匀分布时,由该方法所得到的结果与ZAP程序给出的结果一致;对于非均匀分布的情形,由该分析解得到的结果与模拟跟踪方法所得到的结果接近.     

Study on ILC bunch compressor

In this paper, we have found a new set of parameters for the short two-stage     

Study on ILC bunch compressor

In this paper, we have found a new set of parameters for the short two-stage ILC bunch compres-sors. The RF sections are both in the accelerating phase rather than the decelerating phase to improve the accelerating efficiency. We have also studied the CSR related issues. The results show that the microbunch instability exists extensively in the second bunch compressor, but the emittance dilution is small due to the relatively long bunch.     

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。     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发展, 高能量正负电子对撞机, X射线自由电子激光器, 先进的同步光源等, 都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团. 于是, 亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术, 电子束长度的监测是其中的一部分. 电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点, 具有较好的应用前景. 本文介绍该方法的原理, 通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系, 做系统误差分析, 对实际实验有指导意义.