合肥光源储存环注入凸轨系统满能量注入可行性研究

合肥同步辐射光源现有的注入系统采用1/4能量注入。二期工程改造后,注入系统采用集中布局方案。以改造后的机器为基础,针对合肥同步辐射光源的两组运行模式,探讨实现满能量注入的可行性和实施方案。     

合肥光源储存环注入凸轨系统满能量注入可行性研究

 合肥同步辐射光源现有的注入系统采用1/4能量注入。二期工程改造后,注入系统采用集中布局方案。以改造后的机器为基础,针对合肥同步辐射光源的两组运行模式,探讨实现满能量注入的可行性和实施方案。     

利用直流辅助凸轨设计HLS注入系统研究

合肥同步光源的现有注入凸轨由3块冲击磁铁产生,不同的运行模式具有不同的凸轨.为了改变这种凸轨参数与储存环参数的相互依赖,提出采用集中布局的方案,即在注入长直线节形成注入局部凸轨.由于HLS的注入长直线节很短,需要冲击磁铁为束流提供较大的偏转角度.为此,本文研究了采用辅助直流凸轨的方案,以减小对冲击磁铁强度的要求,并分析该注入系统对储存环动力学孔径的改善.     

合肥储存环二期改造工程的调试

合肥光源二期工程改造后, 对电子储存环光学参数进行了全面的调试和测量, 新注入系统和高频系统的调试, 也获得了巨大的成功, 在插入八极铁和过正地补偿色品后, 耦合束团不稳定性的得到了有效地抑制, 从而使改造后电子储存环能积累和运行在300mA以上的流强.     

环形正负电子对撞机注入引出分布参数型冲击磁铁设计

环形正负电子对撞机（CEPC）是一台周长100 km,最高能量为120 GeV的双环对撞机。为了满足不同能量粒子从增强器注入到对撞环,针对W和Z能量模式设计了对撞环离轴注入系统,用于实现束流的累积。为了提高注入效率,兼容不同注入能量,不同束流填充模式,同时尽可能减少注入过程中冲击磁铁对其它束团的扰动,要求对撞环离轴注入冲击磁铁系统是一个上升时间和下降时间小于200 ns,脉冲底宽调节范围为440～2420 ns的梯形波脉冲放电系统。和常见的集中参数型冲击磁铁相比,分布参数型冲击磁铁具有更优越的动态响应特性,适合产生一个前沿更加陡峭、波形更为理想的梯形波脉冲。根据CEPC的束流注入物理需求,完成了一台分布参数型冲击磁铁的物理设计和结构设计,并采用了PSpice和Opera程序进行模拟仿真。设计结果表明：冲击磁铁由26级LC单元结构叠装而成,磁铁总长为1018 mm,磁有效长度为942 mm;在[−20,20] mm磁铁孔径内,磁场强度为0.042 1 T,磁场均匀性优于±0.2%;冲击磁铁系统总上升时间（10%～90%）为193 ns,下降时间（90%～10%）为191 ns。理论分析、PSpice程序和Opera程序模拟均验证了磁铁设计方案的可行性。     

合肥光源镀膜陶瓷真空室纵向阻抗计算

在估计合肥光源新注入系统中回形镀膜陶瓷真空室的耦合阻抗时,对于规则轴对称边界,可以采用场匹配技术求解柱坐标系中Maxwell方程得到耦合阻抗解析表达式。对于非规则形状,解析求解困难,须根据同轴线方法测量纵向阻抗基本原理,数值计算镀膜陶瓷真空室耦合阻抗。计算结果表明,陶瓷真空室内表面镀金属膜可以大大降低束流耦合阻抗,但镀膜陶瓷真空室仍是合肥光源储存环的主要阻抗来源之一。     

合肥光源镀膜陶瓷真空室纵向阻抗计算

 在估计合肥光源新注入系统中回形镀膜陶瓷真空室的耦合阻抗时,对于规则轴对称边界,可以采用场匹配技术求解柱坐标系中Maxwell方程得到耦合阻抗解析表达式。对于非规则形状,解析求解困难,须根据同轴线方法测量纵向阻抗基本原理,数值计算镀膜陶瓷真空室耦合阻抗。计算结果表明,陶瓷真空室内表面镀金属膜可以大大降低束流耦合阻抗,但镀膜陶瓷真空室仍是合肥光源储存环的主要阻抗来源之一。     

BEPCⅡ注入冲击磁铁电源系统的时间漂移调节器

北京正负电子对撞机二期改造工程(BEPCⅡ)对注入冲击磁铁电源系统的时间稳定性提出了很高的要求, 即脉冲的时间抖动和漂移总量小于±5ns. BEPCⅡ冲击磁铁电源采用的是基于闸流管开关的LC谐振放电的半正弦脉冲电源, 为了补偿包括闸流管在内的系统时间漂移, 研制了时间漂移调节器, 经过测试其主要性能指标达到设计要求, 调节分辨率为1ns, 自身抖动加8小时漂移小于2ns. 主要介绍时间漂移调节器的基本原理和实现手段, 以及研制过程所获得的主要经验.     

BEPCⅡ注入冲击磁铁电源系统的时间漂移调节器

北京正负电子对撞机二期改造工程(BEPCⅡ)对注入冲击磁铁电源系统的时间稳定性提出了很高的要求,即脉冲的时间抖动和漂移总量小于±5ns.BEPCⅡ冲击磁铁电源采用的是基于闸流管开关的LC谐振放电的半正弦脉冲电源,为了补偿包括闸流管在内的系统时间漂移,研制了时间漂移调节器,经过测试其主要性能指标达到设计要求,调节分辨率为1ns,自身抖动加8小时漂移小于2n5.主要介绍时间漂移调节器的基本原理和实现手段,以及研制过程所获得的主要经验.     

狭缝法合肥光源高亮度注入器发射度测量系统

为了测量受空间电荷效应支配的发射度,合肥光源高亮度注入器采用了狭缝法进行测量,研究了基于狭缝法发射度测量系统的构成,并以实例比较了单狭缝和多狭缝在发射度测量系统中的应用。两种测量方法的结果表明:单狭缝法测量的结果更接近于模拟计算值,可有效避免子束团之间的重叠,适用范围更广。实验结果表明:在240 pC电荷量情况下,合肥光源高亮度注入器仍然具有较小的归一化发射度,为（1.840.085） mmmrad。     

上海同步辐射装置储存环注入冲击磁铁的设计

 开展了上海同步辐射装置储存环注入冲击磁铁的结构和脉冲电源的技术设计,并进行了磁场分布和励磁电流波形的模拟计算。还给出了陶瓷真空盒镀膜的设计参数,提出了计算陶瓷真空盒镀膜接受同步光功率的公式,研究了防止镀膜和波纹管受到同步光照射的机械布局设计。     

CSNSRCS引出系统快脉冲冲击磁铁样机的设计

 设计了中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)引出系统快脉冲冲击磁铁样机。为降低磁铁和其电源的研制难度,保证运行的可靠性,决定采用美国散裂中子源(SNS)的Single-turn结构。根据磁铁的设计指标,给出了磁铁设计要求铁芯材料选择方法、整体的结构设计以及如何对磁铁进行定位和准直,并采用Opera程序进行模拟计算,结果表明：当铁芯长度为220 mm时,磁有效长度大约为302 mm;磁感应密度最大的地方在4个内角上,约为0.215 T;在133 mm×200 mm的平面范围内,磁场均匀性优于±0.8%。理论分析和Opera程序模拟均验证了磁铁结构方案的可行性。     

上海同步辐射装置储存环注入冲击磁铁的设计

开展了上海同步辐射装置储存环注入冲击磁铁的结构和脉冲电源的技术设计,并进行了磁场分布和励磁电流波形的模拟计算。还给出了陶瓷真空盒镀膜的设计参数,提出了计算陶瓷真空盒镀膜接受同步光功率的公式,研究了防止镀膜和波纹管受到同步光照射的机械布局设计。     

武汉光源脉冲的非线性冲击磁铁设计研究

近年来,基于非线性冲击磁铁的离轴注入方案逐渐成为一种新兴的研究方向, 尤其适用于动力学孔径较小的储存环。该方案的特点是磁场在注入束流位置有较大值在中心轨道处接近零,显著降低了脉冲磁场对储存束流的扰动。设计了一种基于八导线布局的非线性冲击磁铁,重点研究了一些关键参数对磁场性能的影响,包括导线布局、磁铁端部边缘场、陶瓷真空镀膜等,并相应地综合优化了这些关键参数。结果表明所设计的非线性冲击磁铁能够满足在研的高亮度正负电子对撞环和高亮度同步辐射环的注入系统要求。     

CSNSRCS引出系统快脉冲冲击磁铁样机的设计

设计了中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)引出系统快脉冲冲击磁铁样机。为降低磁铁和其电源的研制难度,保证运行的可靠性,决定采用美国散裂中子源(SNS)的Single-turn结构。根据磁铁的设计指标,给出了磁铁设计要求铁芯材料选择方法、整体的结构设计以及如何对磁铁进行定位和准直,并采用Opera程序进行模拟计算,结果表明：当铁芯长度为220 mm时,磁有效长度大约为302 mm;磁感应密度最大的地方在4个内角上,约为0.215 T;在133 mm×200 mm的平面范围内,磁场均匀性优于±0.8%。理论分析和Opera程序模拟均验证了磁铁结构方案的可行性。     

BEPCⅡ冲击磁铁的设计和样机研制

由于BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁的设计要求比较高,国际上现有的两种低束流阻抗的冲击磁铁方案都不能完全满足其要求. 本文提出的一种新型冲击磁铁方案解决了BEPCⅡ冲击磁铁的设计难题,并且通过样机的成功研制,证明了这种方案对于BEPCⅡ来说是可行的,结构和工艺设计是合理的.     

一种新型冲击磁铁的理论分析和模拟计算

在国际上已有的冲击磁铁方案不能完全满足BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁宽均匀场区、高均匀度和低束流阻抗的设计要求的情况下,提出了一种新型冲击磁铁的设计思想.理论分析和瞬态OPERA程序模拟计算的结果表明,在Δx=±20mm的范围内,中心平面上场的均匀性为±0.6%,y=5mm的平面上场的均匀性为±0.7%,y=10mm的平面上场的均匀性为±2.9%,均优于BEPCⅡ储存环注入对冲击磁铁的设计要求.MAFIA程序模拟计算的束流阻抗Z/n(eff)小于0.022Ω,小于设计要求的0.025Ω.