HLS储存环束流发射度研究

 研究了合肥光源(HLS)储存环束流发射度与其长直线节消色散条件之间的关系；在考虑到H函数的匹配时，计算了储存环最低束流发射度；为光源多种运行模式提供了理论依据。     

上海光源储存环磁聚焦结构设计

上海光源是一台正在建设中的低发射度第三代同步辐射光源. 经过优化后, 储存环有两种直线节长度, 周长432m,在能量3.5GeV下束流发射度为3.9nm.rad, 直线节处的β函数和色散函数有足够的调节范围. 跟踪研究表明, 即使带上磁铁高阶场误差, 储存环仍有足够大的动力学孔径和能量接受度.     

束内散射效应下HALF储存环物理参数的优化设计

合肥先进光源（HALF）是我国规划建设的软X射线与VUV衍射极限储存环光源（DLSR）。如何有效地实现衍射极限束流发射度,是DLSR物理设计中的核心问题之一。基于束流发射度演化方程,针对HALF预研项目的储存环物理设计方案,计算了束内散射（IBS）效应带来的发射度增长,研究了DLSR中关键参数选择对IBS造成的发射度增长的影响。研究表明,在中低能DLSR物理设计中需要综合考虑储存环的周长、同步辐射阻尼时间等关键参数,以更好地抑制束流发射度的增长。在此研究基础上,通过综合考虑用户需求与储存环物理要求,提出了HALF当前工程项目的储存环物理设计方案。进一步综合应用束团拉伸、全耦合等措施后,更高效地抑制了HALF储存环内IBS造成的束流发射度增长。     

束流线性耦合效应的初步研究

在储存环的束流传输系统中,斜四极场和纵向螺线管场是引起束流线性耦合的主要原因.由于这种耦合,使得束流的幅度和发射度发生交换,引起束流横向包络的增大,严重的将造成束流损失.从Betatron运动方程出发研究了斜四极场和螺线管场存在时束流的幅度耦合效应,分析了斜四极场存在时束流发射度的变化.     

高能光源增强器束流横向尺寸测量系统设计

高能同步辐射光源的增强器将直线加速器注入的束流加速到储存环所需的能量,为储存环提供高品质的电子束。为了对增强器的束流横向截面尺寸、发射度及能散进行测量,设计了两条可见光-紫外波段的束测光束线。两条光束线分别选取无色散和色散较大的两处弯铁位置作为光源点,使用两套同步光成像系统来监测光源点的束流截面尺寸,并计算束流发射度及能散。介绍了同步光引出真空室及光学成像系统,对影响成像质量的空间分辨率进行了分析,并针对升能过程中不同能量下束流光斑变化的测量进行了设计。     

上海光源储存环束流托歇克寿命研究

上海同步辐射装置(SSRF)是目前在建的第3代专用同步辐射光源. 其储存环电子能量3.5GeV, 设计束团发射度3.9nm•rad. 托歇克寿命将是影响束流寿命的最主要因素, 它主要受限于储存环的能量接受度. 储存环的能量接受度不但取决于 高频电压, 同时也受动力学孔径和物理孔径的影响. 因此能量接受度的计算将是复杂的. 通过计算机模拟跟踪的方法计算储存环各点的能量接受度, 其程序是建立在Accelerator Toolbox(AT)基础上的自编程序. 通过这些能量接受度数据给出更加准确的托歇克寿命, 并且分析了感兴趣的不同运行条件下的托歇克寿命的变化情况.     

合肥先进光源储存环初步物理设计

我国最近立项建设的合肥先进光源将是一台软X射线与真空紫外衍射极限储存环光源,其电子束能量为2.2 GeV,周长为480 m,束流自然发射度为86 pm·rad,共有20个长直线节和20个短直线节。介绍了目前合肥先进光源储存环物理设计的进展情况,包括磁聚焦结构设计与优化,束流注入和集体效应的模拟与计算。     

冷却储存环CSRm中螺线管场耦合效应研究

介绍了重离子冷却储存环中螺线管场对束流水平方向和垂直方向产生耦合的原理, 由耦合运动方程及耦合系数推导出螺线管场耦合的补偿方法. 结合兰州冷却环主环实际的单元结构,工作点选在束流稳定的差共振附近, 模拟计算了冷却环主环在电子冷却段没有螺线管、有螺线管和增加补偿螺线管三种情况下的束流发射度及此三种情况下冷却环主环的动力学孔径. 通过模拟计算可知螺线管的存在将引起束流的水平方向和垂直方向严重耦合, 由于耦合效应, 垂直方向的发射度将超出其接受度, 致使束流大量损失. 针对这种情况, 提出了在螺线管两端的合适位置增加一组补偿螺线管的校正方案. 模拟结果表明这种措施行之有效.     

BEPC横向阻尼时间的测量

 利用逐束团测量系统在BEPC储存环中跟踪单个束团得到其多圈位置振荡信息,获得BEPC储存环的横向阻尼时间与束流流强、色品、八极子和束流能量的关系,并通过分析得到了BEPC储存环辐射阻尼时间为52 ms。实验结果表明：流强越高、色品越大,阻尼率也就越大;束流流强为4.7 mA时八极子强度的变化对阻尼率没有影响;束流流强为5 mA时,阻尼率随束流能量升高而减小。     

合肥光源储存环束流截面测量系统改造和软件升级

 存储环束流截面及发射度是同步辐射加速器重要的基本参数。从束流截面大小的变化和束斑位置的移动规律，可以进行环上的束流不稳定性的研究。介绍了合肥光源，储存环束流截面测量系统局部改造和它的软件升级并且着重介绍西欧核子中心(CERN)的软件框架ROOT在数据处理和显示方面的应用。     

合肥光源新的束团截面及发射度测量系统的研制

介绍了合肥光源储存环紫外光束团截面及束流发射度测量系统. 本系统采用光学探测, 由光学成像和图像采集处理两大部分组成. 光学成像部分利用光学成像将中心波长366.1nm紫外光1:1成像于CCD探测器上. 图像采集处理部分将CCD探测器采集的视频信号由电缆输出到图像采集卡进行图像采集, 然后由LabVIEW程序进行数据处理获得束团截面尺寸以及束流发射度和耦合度, 最后给出了实验结果.     

衍射极限环光源纵向束流注入非线性优化

下一代同步辐射光源储存环动力学孔径较小,因而束流注入困难,可以通过纵向束流注入解决这一问题。为了使用更长的kicker脉冲,有必要降低高频频率以增加注入束流到储存束流的时移。因为同步辐射运动,时移更长的束流有更高的动量偏差,所以通过该方法进行注入需要储存环提供足够大的能量接受度和动力学孔径。用SSRF-U的候选磁聚焦结构来展示纵向束流注入非线性优化的可行方法。由一系列高频频率的最佳结果可知,低于界限频率时kicker脉冲不会继续增长。在束流模拟中,采用界限频率与合适六级铁强度,可使SSRF-U储存环束流注入达到最高效率。     

合肥光源储存环束流软慢加速控制

 合肥光源储存环为非满能量注入,束流以200MeV的能量注入到储存环后慢加速到800MeV。介绍了慢加速的理论依据及储存环主电源控制系统的硬件结构,详细描述了束流软慢加速方法中的慢加速表计算及慢加速过程控制。机器运行结果表明:软慢加速方法控制灵活,慢加速过程运行平稳,束流损失很少,能很好地满足合肥光源机器运行和研究的需要。     

双谐波高频系统的同步加速器中发射度主导的长束团研究

在质子储存环中,长束团的长期储存要求采用比较平的 bucket 以增加纵向接收度。对于经过相空间冷却的低能散的束流,束流内部的库仑散射作用不能被忽略。本文讨论了对于处在临界能量以下的发射度主导的长束团双谐波高频系统的特性。为了保持束团长度不变,高频电压应作适当的提高以补偿空间电荷效应的作用。初始失配的束流的纵向运动也分别对于单谐波或双谐波系统进行了研究,对于前者失配度为20%时,纵向接收度太小导致经过几个同步周期后就出现明显的束流纤维化和散束。本文还引入了一种空间电荷作用因子和纵向失配度的概念来研究和分析发射度主导的长束团的纵向运动。采用ORBIT程序对FAIR-HESR加速器中的束流纵向运动进行了模拟跟踪计算,并与理论分析进行了比较。     

高能同步辐射光源直线加速器初期调束取得重要进展

高能同步辐射光源（HEPS）是中国第一台第四代高能同步辐射光源,其加速器由直线加速器、增强器、储存环及输运线组成。报道了HEPS直线加速器的初期束流调试重要进展。HEPS直线加速器是一台500 MeV S波段常温直线加速器,由热阴极电子枪、聚束系统、主直线加速器构成。在按时完成设备加工、安装和老练的基础上,于2023年3月9日启动束流调试,当天实现束流全线贯通。3月14日束流能量达到500 MeV,束团电荷量达到2.5 nC。经过测量,直线加速器出口束流能散0.4%,能量稳定度0.06%,水平和垂直几何发射度分别为233 nm和145 nm。目前直线加速器束团电荷量可达到7.0 nC,相关束流调试正在进行。     

世界上最大的加速器LEP开始做物理工作

LEP是世界上已建成的最大的正负电子对撞机,周长 27 km,安置在西欧核子研究中心(CERN),横跨法国和瑞士边界.LEP于1983年正式开工,1989年4月13日实现正负电子对撞,束流能量各为 45.5 GeV.9月中旬开始生产Z0粒子,成为继美国SLC直线对撞机之后的第二个Z0粒子工厂. LEP的建造是采用了成熟的储存环技术.第一期目标的束流能量为 2 × 50 GeV,来用常规磁铁; 第二期目标为2×100GeV,采用超导磁铁.在储存环里,存在着很强的同步辐射.质量为M的带电粒子,在半径为R的储存环里以能量E作循环运动时,同步辐射的能量正比于 当粒子能量很高而粒子…     

光学速调管对电子储存环束流的影响

 讨论了合肥800MeV电子储存环FEL光学速调管对束流发射度、能散度、阻尼时间、闭合轨道、横向振荡频率和扰动垂直方向聚焦等的效应，并给出了对Twiss参数扰动的补偿方法。     

衍射极限储存环物理设计研究进展

总结了国内外在衍射极限储存环(DLSR)物理设计方面的研究进展。为了在合理的周长范围内实现超低束流发射度,DLSR线性束流光学设计普遍采用紧凑型多二极铁消色散结构。在非线性动力学优化中,通常采用相移控制技术、解析和数值优化技术减小由色品六极铁导致的强非线性效应。DLSR束流接受度较小,主要考虑脉冲多极铁偏轴注入和快速冲击磁铁在轴注入两种注入方案。束流集体效应(尤其是束流内部散射和托歇克散射效应)随发射度降低而增强,需要采用束长拉伸、横向反馈等方法提高DLSR中束流的稳定性。     

CSR电子冷却段磁场造成闭轨畸变及校正

电子冷却的应用提高了重离子储存环的束流品质, 也为重离子储存环的运行带来了新的课题. 电子冷却段的横向磁场在引导约束强流电子束的同时也不可避免影响了多次经过的离子轨道. 为了保证束流的安全运行, 必须将离子轨道的畸变部分限制在局部范围, 并保证轨道畸变量对储存环接收度的影响可以容忍. 讨论在建的兰州重离子储存环HIRFL-CSR电子冷却段磁场及其造成闭轨畸变和校正方案.     

合肥储存环电子束流寿命分析

 电子束流寿命是个很重要的指标,直接影响合肥光源的正常运行,为此研究了影响束流寿命的因素,测量了高频腔压、耦合度以及束团长度对电子束流寿命的影响,研究显示合肥储存环的电子束流真空寿命和托歇克寿命相当;并且利用束损系统测量了因托歇克寿命的变化而造成束流损失的相对变化;通过增加耦合度增加束流的垂直发射度,有效地提高了束流的寿命,保证了合肥光源的正常运行。