多目标遗传算法在波荡器垫补中的应用

波荡器性能一般有多个指标要求,而这些指标往往是相互冲突的,因此在磁场垫补时难以对垫补量进行精确推算,导致磁场垫补耗时和低效。为解决该问题,本文将多目标遗传算法应用于波荡器磁场垫补量推算,并对波荡器U38-S磁场进行了垫补。根据波荡器磁场垫补结构建立了计算模型,并阐述了计算模型中的主要问题,给出了U38-S磁场的垫补过程。经过3次磁场垫补,U38-S的轨迹中心偏差、相位误差和峰峰值误差分别减小到0.15 mm、1°和0.49%。由于遗传算法本身具有较强的可扩展性,本文所用方法也可应用于其他类型波荡器的磁场垫补。     

光学速调管改造及磁场垫补

合肥相干谐波辐射实验装置的主体部分是光学速调管。为提高实验用电子束能量,将原光学速调管的对称结构改造为不对称结构。原光学速调管三段各自的积分场都很大,总的积分场很小,三段不能独立可调。改造后的光学速调管需要三段独立可调,每段的积分场都必须很小。对改造后保留的辐射段磁场进行垫补和调试,使它的积分场和相位误差得到了有效减小。     

可变椭圆极化波荡器EPU10.0的传动控制

可变椭圆极化波荡器EPU10.0是一种可产生多种极化模式相干太赫兹辐射的波荡器。EPU10.0的主要特点是波荡器内的磁块分上下各两排,上下气隙固定,一对对角线永磁块排列固定,另一对可独立做纵向移动,移动重复定位精度小于0.01mm。对该波荡器的磁测结果显示：在水平线极化和圆极化模式下,磁场的两个横向分量的一、二积分分别为0.012T•cm和0.7T•cm²,达到了设计指标。     

精确测量波荡器磁场的伸展线磁测系统

为了准确测量上海同步辐射装置（SSRF）上的波荡器,研制了一套一次场积分、二次场积分和多极场分量的磁场测量系统,该系统具有测量快速、准确、不受空间限制等特点,尤其在测量小间隙波荡器方面具有Flipping coil不可替代的优势。结果显示,该系统的一次场积分测量精度好于1.2Gs·cm,二次场积分测量精度好于150Gs·cm2。     

脉冲线测量波荡器磁场的研究

介绍脉冲线测量波荡器磁场一、二次积分分布的原理和一套较高精度的脉冲线测量系统的研制,分析了传感器、实验环境、线的张力和波的反射性等因素对测量精度的影响。该系统对5周期波荡器模型的磁场测量结果与高精度Hall探头测量值作了比较,结果满意。     

波荡器磁场误差对其自发辐射的影响模拟研究

波荡器由多个单磁块组成,磁块不可避免的剩磁离散性和尺寸离散性是引起波荡器磁场误差的根本原因。波荡器磁场误差将影响波荡器自发辐射谱的质量。本文给出一种新的单磁块磁场、波荡器磁场及自发辐射的模拟方法,从单磁块磁场模拟入手,使用正态分布随机数发生器产生多组不同剩磁或者不同尺寸的单磁块,再由这种方式产生的单磁块组成波荡器,然后计算自发辐射,从而研究波荡器磁场误差对自发辐射的影响。     

基于拉伸线法的振荡器型THz-FEL波荡器积分场测量

为精确、快速测量波荡器磁场积分,研制了一套基于拉伸线法的测磁系统。该系统采用Agilent 3458A八位半数字万用表实现微电压信号采集,使用Kohzu高精度位移平台实现拉伸线的精确同步移动,测量软件平台采用LabVIEW实现。使用测磁系统在一台7周期混合永磁型波荡器样机上进行了测量实验,结果同霍尔探头点测吻合,一次积分和二次积分的重复测量精度分别优于2.5?10?6 T?m和2.5?10?6 T?m2。该系统将用于华中科技大学在研的一套紧凑型THz波段自由电子激光装置中波荡器磁场测量。     

SHINE超导波荡器磁场点测量霍尔探头位置标定

正在建设的上海硬X射线自由电子激光装置（Shanghai HIgh repetitioN rate XFEL and Extreme light facility,SHINE）将利用40台周期长度为16 mm、磁长度为4 m、净气隙高度为4 mm的真空内超导波荡器,以产生垂直线极化的自由电子激光。霍尔探头磁场测量是目前测量波荡器场图最可靠的测量方法之一,而霍尔探头灵敏中心的定位精度是影响磁场测量精度的主要因素之一。本文介绍了这些超导波荡器的磁场点测量系统,以及霍尔探头灵敏中心的高精度位置标定。通过翻转安装有霍尔探头与角锥棱镜的磁测滑车,可分别标定霍尔探头灵敏中心以及角锥棱镜顶点和磁测滑车翻转轴的横向间距,从而获得霍尔探头灵敏中心彼此之间的横向距离,以及霍尔探头灵敏中心与角锥棱镜顶点之间的横向距离。该方法的标定精度好于±10μm,能满足该超导波荡器磁场测量的要求。     

一种使用磁场相机的混合波荡器磁化块排序方法

描述了一种考虑了磁化块局部磁矩不一致性的混合型波荡器磁化块初始安装排序方法。该方法基于独特设计的磁场相机,该相机用来扫描测量波荡器磁化块南北极附近的场图。排序优化流程为:由磁场相机所测得磁化块南北极附近场图推算出该磁化块内的局部磁矩误差分布,通过三维模拟计算得出含有局部磁矩误差的磁化块安装在波荡器梁上后对波荡器磁场的影响,最终依据这些影响数据对磁化块进行排序。该方法在一台短周期混合型波荡器样段上进行测试,所得结果表明在优化后的半周期积分场误差离散性明显小于未优化的情况,从而确认该方法是有效的。     

上海光源真空内波荡器积分场垫补中模拟退火算法的应用

上海光源真空内波荡器（IVU-25）系我国第一台真空内波荡器,由我所设计和研制。该波荡器采用混合型磁体结构,共80个磁周期,周期长度25mm,最小工作磁间隙7mm,最大峰值磁场强度0.94T。波荡器磁块的剩磁离散性及安装机械公差等因素会引起积分场误差从而影响储存环工作状态。在波荡器积分场多极分量垫补过程中,我们用模拟退火算法优化一次积分场分布来垫补多极分量,结果表明积分场多极分量均达到设计指标。     

上海软X射线装置中纯永磁移相器的积分场垫补

X射线自由电子激光（Free-electron Laser, FEL）达到饱和功率输出时所需要的波荡器总长度为数十米甚至上百米,目前国内外研制的波荡器只能分段加工,且每段长度一般在5m以内。为了保证两相邻波荡器间辐射光的相位相互匹配,通用的设计是在相邻波荡器之间增加移相器。移相器的加入不应对电子束流产生影响,其产生的磁场沿束流方向的一二次积分必须达到技术要求。由于移相器较短,二次积分较小,可不予考虑。在不考虑永磁块非线性的基础上,导出了纯永磁移相器的磁场一次积分以及调整移相器中某些磁化块的高度和倾斜角度产生的磁场一次积分变化量的解析表达式。利用这种方法对上海软X射线自由电子激光装置中的5台移相器做积分场垫补,使得每台移相器的磁场一次积分在好场区内都小于20Gs·cm,满足工程设计要求。     

SSRF波荡器的渡越辐射特性研究

通过解析分析和数值模拟计算,对上海同步辐射装置（ＳＳＲ）波荡器Ｕ９．０在红外及远红外波段（波长范围８—２００μｍ）的渡越辐射谱通量密度角分布、亮度等特性进行了研究,并探讨了电子束发射度、能量散度及波荡器磁场误差对渡越辐射谱亮度的影响。结果表明,ＳＳＲＦＵ９．０的红外及远红外渡越辐射通量密度最高可达３５ｘ１０１３Ｐｈｏｔｏｎｓ／（ｓ·ｍｒａｄ２·ＢＷ）,收集角φ＝０．２３ｍｒａｄ,且通量密度随电子上的发射度、能散和波荡器磁场误差等的变化很小。     

Antisymmetric RMF Current Drive in FRCs

A major concern for Rotating Magnetic Field (RMF) current drive of an FRC is that a transverse magnetic field tends to open the field lines, thus compromising confinement. In recent FRC current drive experiments it was found that thermal confinement is much improved when an antisymmetric RMF is applied, rather than the usual symmetric RMF. A field line tracking analysis showed that with a combination of partial penetration and antisymmetric RMF, the field lines remain closed for larger ratios of B _ω/B _e than was previously thought. In this paper the analysis is extended to more fully understand the boundaries of when and where the field lines are expected to remain closed when antisymmetric RMF current drive is applied to an FRC.     

高分辨球面光栅单色器光束线的光学设计

介绍了中国科学技术大学国家同步辐射实验室正在建设中的一条高分辨球面光栅单色器光束线的光学设计。该光束线使用具有两个包含角的球面光栅单色器,前置镜系统由水平偏转平面镜和垂直聚焦圆柱面镜组成,后置镜采用超环面镜,在设计能量范围内有高的光谱分辨本领和通量。给出了光线追迹的结果。     

上海光源软X射线干涉光刻线站波荡器光源及束线相干性研究

同步辐射波荡器光源相干性能逐步提高,使得同步辐射相干光学实验对理论模拟的要求越来越高。对同步辐射光束线空间相干性进行有效的评估,可以指导相干光束线的设计及其相干光学实验的开展。本文利用部分相干光传播计算模型,数值模拟了上海光源软X射线干涉光刻光束线部分相干光的传播,理论和实验结果进行了比较,得到不同参数下的空间相干性,分析了误差产生原因。相干性的定量分析结果可以为实现空间相干性的定量控制提供依据。