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《合肥光源储存环上八极磁铁的动力学效应分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷第9期强激光与粒子束Vol.17,No.92005年9月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSSep.,2005文章编号:100124322(2005)09214192043合肥光源储存环上八极磁铁的动力学效应分析王琳,李永军,冯光耀,张赫,徐宏亮,李为民,刘祖平(中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029)摘要:为达到合肥光源二期工程通用模式的设计流强,在储存环上选择垂直方向β函数比较大的位置增加一组八极磁铁。该组八极磁铁对水平方向动力学孔径影响很小,虽然垂直方向动力学孔径明显减小,但仍然大于物理孔径,不会影响束流的注入积累过
2、程。该组八极磁铁产生的垂直方向振荡频率分散可以提供ms量级的Landau阻尼时间,将明显增强抑制垂直方向束流集体不稳定性的能力。该组八极磁铁投入运行后,合肥光源注入积累过程明显改善,注入流强从无八极磁铁时的约100mA提高到330mA左右。关键词:动力学孔径;八极磁铁;横向振荡频率分散;Landau阻尼;集体不稳定性中图分类号:TL506文献标识码:A合肥光源是一台专用同步辐射光源,其基本参数见表1。因注入过程中束流能量低,辐射阻尼弱,束流易受到各种不稳定性影响。二期工程后增加了扁平真空室并更换了高频腔。目前储存环上扁平真空室长度所占[1]比例可观,同时新高频腔宽带阻抗和
3、高次模(特别是偶极模式)也强于旧高频腔,这很有可能令束流不稳定性情况恶化,特别是在垂直方向。2003年初调试期间观察到注入过程中束流横向“爆散”现象(blow2up),很难注入积累到200mA以上的流强。因此考虑增强束流表1合肥光源储存环的基本参数Table1BasicparametersofHLSstorageringLandau阻尼以抑制横向不稳定性,有利于提高注入流circumference/m66.1308强。本文介绍了合肥光源八极磁铁系统的物理设计过injectionenergy/MeV200程,文章第一部分简单介绍Landau阻尼和横向振荡频operation
4、energy/MeV800率分散的关系,第二部分计算了八极磁铁对动力学孔径designbeamintensity/mA>300的影响,第三部分给出横向振荡频率与振荡幅度及八极harmonicnumber45磁铁强度之间的数值关系,最后简单介绍了八极磁铁系revolutionfrequency/MHz4.5334统的运行情况。horizontaltunes3.58verticaltunes2.581Landau阻尼transverseradiationdampingtime～1.4Landau阻尼是储存环中一种非常重要的稳定性机underinjectionenergy/s制
5、,相对于非相干的同步辐射阻尼,它是一种相干阻尼。Landau阻尼的物理过程比较复杂,其产生根源是束流中存在振荡频率分散,即不同粒子的振荡频率存在微小差别。当束流受到激励时(来自于外部的扰动或者束流与周围环境相互作用产生的尾场力扰动),粒子在外力作用下受迫振荡,其振荡幅度将增长。但由于束流中存在的振荡频率分散及储存环中的非线性效应,束流中粒子将重新分布,于是束流电荷中心的振幅不会持续增长,[2～4]而是迅速衰减,从而扰动效应被抑制。这就是Landau阻尼的基本物理过程。[5]储存环中Landau阻尼时间与束流振荡频率分散的关系为33τL≈=(1)δfx,yδνx,yf0式中
6、:fx,y是水平和垂直方向振荡频率;δfx,y是水平和垂直方向振荡频率分散;f0是回旋频率;νx,y=fx,y/f0,是水平和垂直方向工作点(tunes,工作点和振荡频率存在确定对应关系,但该术语更为常用);δνx,y是工作点分散(tunespread)。3收稿日期:2004210214;修订日期:2005204227基金项目:中国科学院知识创新工程资助课题;国家自然科学基金资助课题(10205014);重大科学工程资助课题(P2A02)作者简介:王琳(1972—),男,吉林长春人,副研究员,硕士,主要从事加速器物理方面研究;合肥市6022信箱;E2mail:wangli
7、n@ustc.edu.cn。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1420强激光与粒子束第17卷-4根据(1)式,对合肥光源,回旋频率f0=4.533MHz,若横向工作点分散Δν=1.0×10,则Landau阻尼时间τL≈3.82ms,远远小于横向辐射阻尼时间(1.4s),这对改善束流稳定性是非常有利的。束流振荡频率分散来自于束流的能量分散和外部约束场的非线性。对于聚束的束流(bunchedbeam),外[2]部约束力的非线性是振荡频率分散
