北京正负电子对撞机中的束束作用偏转效应

 利用静电分离器对正负电子束团在垂直方向上的相对轨道偏差进行了扫描,并用数字示波器对束流轨道的变化进行监视,在北京正负电子对撞机(BEPC)上完成了垂直方向上的束束作用偏转效应的观察与测量。实验过程和实验结果可为北京正负电子对撞机改进工程(BEPCⅡ)的对撞调节提供参考依据。把束团之间相对位置偏差的测量转换为对束流偏转角度的测量是可行的,也是有效克服束流位置探测器分辨率不足的一种方法。     

正对撞束束补偿的理论和模拟研究

束束效应是限制对撞机性能提高的重要因素,其限制作用可以通过补偿机制来改善。针对正对撞束束效应,提出两种实现束束补偿的对撞机结构,并对实现束束补偿的原理和需要满足的条件进行分析。提出利用能量回收型直线加速器产生的电子束流进行正对撞束束补偿的方案,并且基于超级质子质子对撞机进行模拟研究,研究了补偿前后束流粒子分布、频移和粒子损失等变化情况。束束补偿可以减小束团内部粒子的频散,减小束流损失,提高束流寿命,可以大幅提高单束团流强,从而提高对撞机亮度。     

水平交叉对撞时束束作用导致的水平synchro-betatron共振

在交叉对撞时, 束束作用可能会激发synchro-betatron共振. 通过数值模 拟对此进行了研究. 结果表明, 当ν_x,π\gtrsim (p+rν_s)/q时,可能会出现水平方向的synchro-betatron共振.     

超短强激光与固体薄膜靶作用产生keV相干X射线数值模拟研究

用一维粒子模拟研究了超短强激光脉冲与两个固体薄膜靶作用产生X射线的一个方案, 特别研究了该方案中产生相对论电子层的源靶的厚度和密度分布对产生X射线的能谱、能量转换效率的影响. 数值模拟发现当产生高能电子层的源靶的厚度d与产生的X射线的波长λ/4γ_x²相当或者更小(λ 是入射激光波长)时, 才能产生准单色的X射线光谱, 否则产生的光谱有极大展宽, 且最高频率下降很快. 另外, 当薄膜靶前面存在不均匀预等离子体时, X射线光谱会明显变差. 关键词： 相对论电子层 Doppler 频移 相干X射线     

声光移频器对微多普勒效应探测的影响研究

为实现基于微多普勒效应的远距离目标探测和识别,研究了采用声光移频器的激光外差相干探测结构对目标微多普勒特征探测的影响。建立了声光移频器驱动功率与系统信噪比之间的数学模型,并进行了仿真计算,搭建了1550 nm激光外差/零差相干探测实验平台对所建模型进行了验证。研究结果表明:在移频器驱动电压限定范围内,驱动电压越高,对微多普勒效应探测的效果越好,得到的目标特征越明显,与理论分析一致。通过对比实验发现在同样条件下,外差探测得到的反映目标特征的时频分布曲线较零差的清晰,特征提取误差小,可读性更高,说明外差探测结构更有利于复杂的远距离目标探测。     

BEPCⅡ试验束束流位置探测器的研制

为实现试验束束流位置的非拦截测量,研制了3个条形电极束流位置探测器和一批真空定位子。利用高定位精度电控精度电控位移平台对这3个探测器分别进行了标定,随后进行了束流初步试验。探测器主要由位于真空管道内的4条1 mm厚不锈钢条带构成,条带上感应信号的大小反映束流位置的变化。给出了探测器的定标系数、系统特性阻抗和端口传输系数。     

孤子光纤中拉曼自频移效应的研究

首次报道孤子光纤中拉曼自频移效庆的研究结果。对满足孤子光纤色散关系条件时含损耗，拉曼延迟效应的广义非线性薛定谔方程进行了微扰分析。求得了拉曼自频移关系表达式。发现改变光纤几何参数可以有效地控制孤子拉曼自频移。     

BEPCⅡ试验束束流位置探测器的研制

 为实现试验束束流位置的非拦截测量,研制了3个条形电极束流位置探测器和一批真空定位子。利用高定位精度电控精度电控位移平台对这3个探测器分别进行了标定,随后进行了束流初步试验。探测器主要由位于真空管道内的4条1 mm厚不锈钢条带构成,条带上感应信号的大小反映束流位置的变化。给出了探测器的定标系数、系统特性阻抗和端口传输系数。     

层流平衡相对论电子束束流特性的数值计算

通过对层流平衡相对论电子的运动微分方程组进行数值求解,得到正则角动量在pθ=0,pθ=const.和pθ∝r2三种情况下,束流的传输特性.针对pθ=0的相对论实心电子束,利用数值求解得到了与解析方法一致的结果,从而验证了数值方法的合理性;针对无法用解析方法求解的pθ=0环行电子束、pθ=const.和pθ∝r2的情况,利用数值方法得到了束流和空间极限电流关于波导、电子束结构和二极管电压等参数的变化规律及对轴向导引磁场的要求.计算结果表明:当相对论电子束以层流平衡态传输时,环行束较实心束具有更高的空间极限电流和更低的轴向导引磁场,且当阴极发射面与导引磁场的磁场线垂直时,维持电子束层流平衡所需的轴向导引磁场最低;电子束在有限磁场导引下以层流平衡态传输时,空间极限电流明显大于无限大磁场导引下一维近似的情况.利用数值方法对层流平衡相对论电子束进行理论研究,更全面地揭示了电子束在正则角动量满足不同条件时的束流特性,为设计新型结构的高功率微波器件提供理论参考.     

相干多普勒测风激光雷达低信噪比区域回波信号的估计方法

相干多普勒测风激光雷达通常会采用周期图最大值法（PM）提取不同距离门信号的多普勒频移（对应风速）信息。由于噪声和相干效率的影响,个别距离门信号会出现信噪比（SNR）突然降低的情况,从而导致系统的探测概率降低,影响系统整体的探测性能。为了解决个别距离门信号多普勒频移的错误估计问题,提出了一种新的非线性自适应多普勒频移估计方法。该方法利用风速的连续性,标定错误距离门,并自适应地利用强信噪比区域的多普勒频移统计数据来弥补信噪比变差而出现的估计错误。分别利用了仿真模型和一套1.54μm全光纤相干激光雷达系统获得了风场测量数据,对比了使用该技术前后反演得到的风速趋势,证明该方法能够有效地解决上述问题。     

远程束—束作用的研究

已有的和建造中的对撞机的运行常常被束－束相互作用引起的非线性效果所限制,特别是大流强的束流,如正在研究中的ＢＥＰＣ多束团对撞方案,ＢＥＰＣⅡ上的束－束相互作用非常复杂,束团除了在南对撞点正撞外,还在环上其余１１个位置有远程相互作用,本文计算了远程束－束相互作用的频移和频散。     

Method study of parameter choice for a circular proton–proton collider

In this paper we show a systematic method of appropriate parameter choice for a circular proton–proton collider by using an analytical expression for the beam–beam tune shift limit, starting from a given design goal and technical limitations. A suitable parameter space has been explored. Based on the parameter scan, sets of appropriate parameters designed for a 50 km and 100 km circular proton–proton collider are proposed.     

BEPC储存环束流振荡频率测量

在加速器的运行和机器研究过程中,需要经常对束流振荡频率进行测量.BEPC储存环束流振荡频率测量系统包括一台频谱仪,两个条形电极装置,两个电压放大器和一个束流振荡检测器.本文介绍了经过改进的BEPC储存环束流振荡频率测量系统.     

BEPCⅡ BPM模拟研究

基于减少光电子的要求,BEPCⅡ真空管道采用antechamber结构,TE模截止频率可能低于BPM信号处理频率500MHz.本文主要模拟研究TE10模对位置测量的影响,发现TE10模截止频率低于500MHz时,将带来束流位置测量误差10.1μm;改变狭缝长度,在TE10模截止频率高于500MHz时,测量误差将在可以接受的范围内.同时,模拟研究了BPM尾场对束流的影响,计算了相应尾场阻抗     

BEPCⅡ中电子云密度的计算研究

正电子储存环在多束团运行时有可能发生电子云不稳定性(ECI).本文针对北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)的具体条件,区别于国外的研究编写发展了模拟计算程序,首次给出了前室型真空管道中电子云的聚集情况,定量计算了不同前室长度,不同二次电子产额作用下的电子云密度;通过模拟计算研究了在真空管道中放置清洗电极来降低电子云密度并改变密度分布以抑制不稳定性的可能性,为储存环中电子云不稳定性的前沿科学研究和BEPCⅡ工程设计提供了有意义的结果     

北京正负电子对撞机mini-β方案中束-束相互作用的研究

为实施mini-β方案,北京正负电子对撞机(BEPC)采用高频腔压缩束长,对撞亮度随着高频腔压的升高而下降是BEPC所遇到的特殊的束-束相互作用问题,此工作就是要搞清楚其物理机制并找到解决办法.研究结论指出对于BEPC,束长σs对束-束相互作用的影响主要表现在“沙漏”效应和束长对横向自由振荡的相位平均效应.这两个相互制约的因素使得BEPC的亮度对于束长和对撞点垂直β函数的比值有一个最佳范围,并由模拟结果给出了初步的范围.     

BEPCⅡ中电子云不稳定性模拟研究

正电子储存环在多束团运行时有可能发生电子云不稳定性(ECI)?.本文针对北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)的具体条件,编写发展了模拟计算程序,以不同电子云密度抑制措施下的计算结果为基础,研究了耦合束团不稳定性和单束团不稳定性,给出了电子云不稳定性增长率和阈值密度以及色品对束团尺寸增长的抑制作用,为储存环中电子云不稳定性的前沿科学研究和BEPCⅡ工程设计提供了有意义的结果.     

低能、强流质子圆形加速器共振现象的模型研究

详细讨论了低能强流质子圆形加速器中质子穿越整数及半整数共振点的现象.通过对注入能量为1MeV,加速电压分别为1kV和2kV时的模拟计算,确定了束流安全穿越整数及半整数共振点对二极铁和四极铁加工误差的要求.     

多粒子模拟方法分析北京正负电子对撞机储存环束团长度拉伸效应

采用多粒子模拟方法,分析了北京正负电子对撞机(BEPC)储存环纵向不稳定性,给出了BEPC储存环束团长度与单束流强的关系,得出了阈值流强.模拟结果与BEPC95年4月实测结果符合较好.