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,从单磁块磁场模拟人手,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。     

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。     

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。     

高精度三维霍尔探头的标定

介绍了在上海光源(SSRF)磁测实验室中,用可旋转标准电磁铁产生均匀磁场,进行霍尔探头的温度、非线性的标定以及平面霍尔效应的研究;解决了测量椭圆极化型波荡器时水平磁场与垂直磁场间相互影响的问题,提高了磁场测量的精度。     

钕铁硼低温永磁波荡器静态热负载研究

低温永磁波荡器(Cryogenic Permanent Magnet Undulator,CPMU)利用稀土永磁材料钕铁硼或镨铁硼在低温下的剩磁及内禀矫顽力大幅增大的特性,通过使磁体工作在50-150 K的低温环境,获得相比于常规真空内波荡器(In-vacuum Undulator,IVU)高30%-50%的磁场性能。在磁气隙一定的条件下,CPMU可以在较小的周期长度下获得较大的磁场强度,这对于提升同步辐射光的亮度具有重要意义。本文介绍了上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)钕铁硼CPMU磁体冷却技术的研究进展,对CPMU的静态热负载进行了详细的理论分析及实验研究。CPMU静态热负载的理论分析方法在CPMU样件低温冷却实验装置得到了验证,并在完整钕铁硼CPMU样机中得到了应用。     

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1.2 Gs·cm,二次场积分测量精度好于150 Gs·cm2.     

三维高精度霍尔探头的位置和角度标定

三维霍尔探头是测量空间三维磁场的重要手段,然而,三个探头位置间存在的空间距离以及不严格正交产生的角度偏差,会影响磁场测量的准确性。本文介绍上海光源(SSRF)使用楔形块磁铁做三探头间相对位置的标定以及使用APPLE-II结构的可变椭圆极化波荡器产生各种不同分布的周期性三维磁场,为三维霍尔探头的角度标定提供了方便,从而保证了测量结果的可靠性。     

SSRF波荡器EPU148动力学积分场效应磁场垫补

阐述了减少"APPLE(Advanced Planar Polarized Light Emitter)-II"型可变椭圆极化波荡器动力学积分场效应的"L-Shimming"垫补方法的原理。优化设计了上海光源"梦之线"光束线站波荡器EPU148磁场垫补方案,磁场实际测量结果和模拟计算结果基本一致,误差小于最大垫补量的10%,垫补后动力学积分场效应对束流的影响减少一个数量级。机器研究结果显示,波荡器EPU148所有工作磁气隙和所有工作相位下引起的工作点漂移小于0.001,对束流注入效率基本没有影响,证明了其动力学积分场效应垫补是成功的。     

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5 m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20 Gs·cm,满足工程设计要求。     

国家同步辐射光源

本文介绍了我国第一台真空紫外光和软X射线专用同步辐射光源的设计要求和指标,以及它的广泛的应用范围。光源的本体是一台800 MeV电子储存环,以一台200 MeV电子直线加速器作为注人器。最多可建约五十条光束线和五十个实验站。储存环弯转磁铁同步辐射临界波长24人,亮度达10”光子/S·A·mm’·mtsd’·IK带宽。超导扭曲磁铁辐射临界波长5.8人波荡器所产生的准单色同步辐射亮度可达3.3 x 10‘’光子八·A·mm’·mrad’·1%带宽。     

Effects of insertion device on SSRF storage ring

Shanghai Synchrotron Radiation Facility （SSP.F）, one of the third generation light sources, aims to produce high brightness and/or high flux X-ray source for users; therefore insertion devices （IDs） are important magnetic elements for SSRF. In this paper, the linear perturbations due to IDs toward its storage ring lattice, such as beta function distortions, tune shifts, emittance growths, and energy spreads are estimated by using analytical formulae, and the nonlinear effects from IDs, especially dynamic aperture, are simulated by using Racetrack code. The results show that （a） the reduction of dynamic aperture from single undulator is negligible, since electron beam energy of 3.5 GeV is high and ID＇s magnetic field is low, and the beta functions in the middle of straight sections, where ID is located, are well optimized; Co） however, the reduction from single wigglers, especially super-conducting wiggler, is visible, because of its higher magnetic field; （c） effects of each ID on emittance growths and energy spreads are less than 7%.     

上海光源二期工程的垂直发射度研究

上海光源二期工程正在设计一个新的磁聚焦结构,它包含双斜插入件、超导二极铁以及超导扭摆器等新的元件。光谱亮度是表征同步辐射光源性能的一个重要参数,通过降低垂直发射度的方式来提高亮度是一种简便可行的方法。首先分别模拟和计算了各类磁铁准直误差对垂直发射度的影响,然后采用奇值分解法校正了误差引起的闭轨畸变,最后使用60个斜四极铁来校正垂直发射度。结果表明,在上海光源二期工程的磁铁准直公差与目前正在运行的上海光源相同的条件下,六极铁垂直准直误差对垂直发射度的影响最大;用60个斜四极铁来校正垂直发射度,能使耦合度保持在0.5%以下。     

上海光源储存环新注入方式

上海光源储存环的新工作模式和新装插入件会导致动力学孔径和注入效率的减小,传统的注入方式不再满足恒流注入要求。分别从改变注入方式和减小注入束流发射度两个角度解决注入对动力学孔径的需求。脉冲多极铁与凸轨相结合的注入方式可以将动力学孔径的要求降低到7 mm以下。利用斜四极铁在高能输运线上进行水平和垂直发射度互换可以将注入束流发射度降低到近1/10而降低注入点的束斑尺寸。两者都可以将注入效率提高到95%以上。二者在更小动力学孔径的情况下同时使用还可以减小脉冲多极铁的强度。     

Excitation curve calibration for the SSRF booster magnets and applications in the commissioning

The Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) is a low emittance third-generation synchrotron radiation light source under commissioning.The excitation curve calibration for the booster magnets is important to provide the magnet current configurations as reference.Calibration studies give the polynomial coefficients of each type of magnets and provide the magnet current configurations under different beam energies as beam is ramped at speed of 2 Hz.The applications of calibration in booster commissioning which show the accuracy of the magnetic excitation curve calibration are also discussed.     

Supporting and driving system for in-vacuum undulator

Two in-vacuum undulators have been developed for the first time in China at Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF),which has been opened to users since May,2009.The precision of mechanical system is important to ensure performances of magnetic field.Efforts were made to manufacture in-vacuum undulator with high mechanical properties.The taper mechanism is adopted for the first time in the design of an in-vacuum undulator.A finite element analysis was performed to find out the deformation of out-vacuum girder andminimize the effect of linear rolling guide on it.In this article,the design and analysis results for the in-vacuum undulator are described.     

上海同步辐射光源工作点稳定性研究

上海同步辐射光源（SSRF）是一台第3代高性能同步辐射装置,已稳定运行超过10年。储存环的线性光学模型稳定是光源稳定运行的基础。工作点反馈系统可实时地校正工作点,并间接地以降维的方式反馈难以在线测量到的线性光学函数。工作点反馈系统在SSRF的稳定运行验证了此方法的可行性,该反馈系统不仅使得工作点稳定度显著提升,也使得束流发射度、注入效率以及束流寿命等重要参数的稳定度得到大幅提升。衍射极限储存环光源是现阶段被广泛研究和建设的新一代同步辐射光源,工作点反馈系统也将发挥更重要的作用。本文分析电子储存环线性光学函数和工作点的稳定性,回顾SSRF工作点反馈系统的实际运行情况,介绍工作点反馈系统在SSRF衍射极限环lattice（SSRF-U）的模拟。工作点反馈在SSRF的实际运行情况和在SSRF-U的模拟结果显示,该系统可将工作点稳定在±0.001范围内,可满足储存环光源稳定运行和线性差耦合共振圆束斑模式对工作点稳定度的需求。     

Projectile fragment emission in the fragmentation of $$^{\bf 56}\mathbf{Fe}$$ on Al,C, and $$\mathbf{CH}_{\mathbf{2}}$$ targets

There are two infrared beamlines at the Shanghai synchrotron radiation facility (SSRF)-BL01B and BL06B.BL01B was the first infrared beamline of the National Facility for Protein Science in Shanghai at SSRF,which is dedicated to synchrotron infrared micro spectroscopy.It utilizes bending magnet radiation and edge radiation as light sources.Diffraction-limited spatial resolution is reached in the infrared microspectroscopy experiment.BL01B has been in operation for approximately five years since it opened in January 2015.In the past few years,many meaningful results have been published by user groups from various disciplines,such as biomacromolecule materials and pharmaceutical,environmental,and biomedical sciences.In addition,a new infraredbeamline station BL06B is under construction,which is optimized for the mid-infrared and far-infrared band.BL06B is equipped with a vacuum-type Fourier transform infrared spectrometer,infrared microscope,custom longworking-distance infrared microscope,infrared scanning near-field optical microscope,and mid-infrared Mueller ellipsometer.The purpose is to serve experiments with high vacuum requirements and spatial resolution experiments,as well as those that are in situ and time-sensitive,such as high-pressure and atomic force microscopy infrared experiments.The station can be used for research in biomaterials,pharmacy,geophysics,nanotechnology,and semiconductor materials.     

一个基于EPICS框架的EPU前端反馈系统

插入件是现代光源重要组成设备之一,其质量直接影响上海光源整体性能。由于建造和安装工艺的限制,插入件的磁场会对束流轨道稳定性产生影响。为降低对束流的扰动,在插入件电子束流入口和出口位置增加校正线圈实现自动补偿功能。因此我们设计了基于EPICS的插入件前端反馈系统,经测试,该前馈系统用户界面简洁,反馈控制功能完整可靠,实时性高,提高了束流的稳定性,为试验站稳定供光提供了保证。     

BRISOL谱仪关键技术研究

HI-13串列加速器升级工程在线同位素分离器（BRISOL）需对同质异位素进行分辨,谱仪设计质量分辨率为20 000,是很高的技术指标,对离子源、高压、分析磁铁、四极透镜等设备均有很大的挑战。本文详细介绍了BRISOL谱仪关键技术及其测试结果。能散对谱仪的质量分辨率影响较大,BRISOL谱仪设计采用异能大小铁结构消除能量色散。离子源采用表面离子源,并采用三电极引出系统,中间电极电压可调用以优化束流品质,优化后离子束RMS发射度好于3.8 πmm•mrad。分析磁铁采用表面线圈进行磁场垫补,垫补后积分场均匀性好于3.5×10^-5。为修正像差,大分析磁铁安装了β线圈和γ线圈,同时,在分析磁铁前后共设置了4台电六极透镜。     

上海光源EPU100中横梁变形的分析与计算

上海光源EPU100是一台APPLE-Ⅱ型可变椭圆极化波荡器,其磁结构由四排磁排列组成,其中两排对角线上的磁排列可沿纵向移动,从而产生不同的磁场分布以满足各种极化模式的要求.随着磁排列在纵向上的相对移动,磁排列间的磁力大小和方向会发生变化,从而引起横梁不仅在垂直方向而且在水平方向产生不同的变形.本文通过对不同相位下不同磁力所引起滑动梁的变形进行分析研究,得到与实测变形一致的等效横梁力学模型.