东方科技论坛第86次学术研讨会

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1、东方科技论坛第86次学术研讨会第三代同步辐射光源束流轨道稳定性问题会议执行主席：赵振堂东方科技论坛第86次学术研讨会于2006年12月7—8日在上海沪杏科技图书馆举行。本次论坛由中国科学院上海应用物理研究所承办，主题为“第三代同步辐射光源束流轨道稳定性问题”。中国科学院上海应用物理研究所副所长、上海光源副总经理赵振堂研究员为本次论坛执行主席并主持了会议。　　来自美国斯坦福直线对撞机中心（SLAC）、瑞士光源（SLS）、日本同步辐射光源研究所SPING—8与日本高能物理研究所（KEK）、韩国浦项光源（PLS）、中国科学院高能物理研究所、中国科学技术大学、上海建筑设计研

2、究院、上海大学和中国科学院上海应用物理研究所等单位的约50位国内外专家参加研讨会。会议期间，共有16位专家作了精彩的专题发言，并就第三代同步辐射光源用户对束流轨道稳定性的要求、束流轨道变动噪声源的测量方法与抑制措施（包括大地振动测量与抑制等）、以及轨道控制方案等进行了深入地研讨。一、会议背景　　同步辐射光源是特殊的大科学装置，能够提供从硬X射线到远红外波段的高亮度光束。自1947年首次观察到同步辐射以来，同步辐射光源的发展已经历了三代。到上世纪80年代末，各国竞相建造的高耀度的第三代同步辐射光源使得同步辐射应用扩展为动态的、空间分辨的和时间分辨的手段，为众多的学科和

3、广泛的技术应用领域带来前所未有的新机遇，不仅大大推动了同步辐射在众多前沿学科领域中的应用，在产业应用领域也展示出诱人的前景，已开始产生良好的经济效益。　　目前世界上已建成的第一代同步辐射光源有17台，第二代有23台，第三代同步辐射光源有11台，正在建造和设计的第三代同步辐射光源有13台。预计到2010年前后，每天将有上万名科学家和工程师同时使用这些同步辐射光源，从事前沿科学研究和高新技术开发。　　我国正在上海张江高科技园区建造的上海光源是一台性能先进的第三代同步辐射光源。上海光源工程是我国迄今最大的大科学工程，也是上海市科教兴市重大工程项目。它于2004年12月正式

4、开工，将于2009年初建成投入运行。上海光源建成后将极大地推动我国许多前沿重要领域基础研究和高新技术开发应用研究，是我国新世纪不可缺少的大科学平台。　　束流轨道稳定性是第三代同步辐射光源最关键的性能指标之一，也是当今第三代同步辐射光源建造成功与否的重要判据之一。一方面，同步辐射光源电子储存环中束流轨道中心相对于磁铁中心的横向位置偏离将对储存环的动力学性能产生影响，导致X射线光斑大小变化、动力学孔径损失、注入效率降低以及束流寿命减小等。另一方面，同步辐射光源点束流轨道变化会造成实验站上光斑位置及光通量的波动；对于那些数据获取时间长的实验来说，光斑位置及光通量波动的影响

5、相当于束流发射度的增长及光源亮度降低；而对于那些数据获取时间短的实验，光斑位置及光通量波动将造成实验数据噪音和测量精度降低等。而这些影响对于发射度低、束斑小、光亮度高的第三代同步辐射光源来说尤其重要。　　第三代同步辐射光源的电子束斑水平大小为100—200微米、束斑垂直大小仅为5—10微米。同步辐射实验通常要求光源点电子束轨道稳定度需控制在束斑大小的10%以内，相应地要求束流水平轨道稳定度为10微米左右，束流垂直轨道稳定度仅为—1微米。目前，国际上各大第三代同步辐射光源束流轨道稳定性已达到上述要求，甚至部分先进光源，如瑞士光源（SLS）和欧洲光源（ESRF）等已将束

6、流轨道稳定性目标控制到束斑到小的5%以内，实现了亚微米束流轨道稳定性。　　然而，众多因素会影响同步辐射光源的束流轨道稳定性。有三大类因素会导致光源的束流轨道漂移：1）随时间缓慢变化的因素，如地基变形；2）随时间慢变化的因素，如隧道温度变化、同步辐射功率随时间衰减、插入件间隙变动、空调器和压缩机等会引起磁铁、真空盒以及作为束流轨道校正的基准的束流位置探测器的运动；3）随时间快变化的因素，如机械振动、电源纹波等。二、会议内容　　来自美国斯坦福直线对撞机中心(SLAC)的　R.　Hettel博士首先作了“第三代同步辐射光源束流轨道稳定性要求”的专题报告。不同测量目标的实验

7、对同步辐射光稳定性指标也不同，取决于光束线镜子布局情况和实验样品尺寸所确定的孔径。该孔径是一个六维相空间(x,　x?,　y,　y?,　E,　t)中在一维或多维接近光斑尺寸边界的子空间，相对于这一边界的束流轨道运动将造成测量中的噪声。稳定性要求也是时间的函数,　根据实验采样率、数据积分时间及扫描周期不同等，时间尺度从亚微秒到几个小时甚至更长。第三代同步辐射光源储存环中的稳定性要求包括微米和亚微弧度的电子束轨道稳定性、皮秒级定时稳定性及百万分之一的能量稳定性等，这对加速器设计者提出了一个艰难的挑战。报告还给出了如SSRF一样的第三代同步辐射光源的稳定性指标。　　中国