高能同步辐射光源低能束流输运线设计研究

高能同步辐射光源(HEPS)是计划在北京建造的发射度小于60 pm·rad的超低发射度光源。它由1台500 MeV直线加速器、1条500 MeV低能束流输运线、1台500 MeV～6 GeV的能量增强器、2条6 GeV的高能束流输运线、1台6 GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线,在考虑建设布局限制的基础上,对两端的束流包络进行匹配,并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略,设计有3个功能区,分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响,HEPS低能束流输运线设置了8个BPM,水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正,校正后的轨道满足束流传输要求。     

上海光源150MeV直线加速器传输波导相长度测量与调整

上海光源直线加速器加速器主体由电子枪、次谐波束聚器、基波聚束器及四台加速管组成,其功能是通过低能输运线向增强器注入150 MeV能量的电子束.直线加速器2006年12月开始安装,2007年5月出束,10月完成束流调试,向增强器供束,束流指标达到设计目标.传输波导相长度的测量与调整是微波系统及加速器建设安装过程中的的关键环节,调试结果直接关系到直线加速器的升能效果,影响到束流其它相关参数.本文阐述了上海光源直线加速器波导相长度测量与调整过程,给出了加速器束流调试的相关指标结果.     

合肥光源束流输运线线性光学参数设计研究

合肥光源由800MeV电子储存环、200MeV直线加速器和束流输运线组成。束流输运线线性光学参数是影响束流传输效率和储存环注入效率的关键因素。在分析合肥光源现束流输运线性能基础上,重新优化设计输运线聚焦结构。新设计在改善输运线与储存环之间Twiss参数和色散函数匹配基础上,更好地控制传输过程中束流包络,并减轻了开关磁铁幅度抖动对传输束流末态位置的影响。通过优化光学参数设计,束流传输效率将明显改善,同时参数匹配将有利于提高储存环注入效率。并且,新设计中的主磁铁磁场强度较低,输运线具备传输800MeV束流的能力。     

SSRF 150 MeV直线加速器的能量稳定系统设计及仿真

注入束流的能量稳定性和能散度对电子储存环的性能影响很大,通过从SSRF(上海同步辐射装置)上采集数据,研究了直线加速器的能量稳定性,结合国内外相关经验及150 MeV直线加速器自身特点,设计了直线加速器的能量稳定系统方案,利用增强器低能输运线上BPM(beam position monitor)信号进行能量反馈,通过模糊控制器调节速调管输出相位,将束流能量稳定在期望值±0.2%内。用Matlab中Simulink动态链接库建立RF系统模型,进行了系统仿真,仿真结果表明该系统可以较好地抑制能量的长期漂移。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源(CSNS)是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源（CSNS）是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

武汉光源一期工程加速器系统

武汉光源一期工程计划建造一台第4代同步辐射装置,由1台1.5 GeV的低能量储存环和1台全能量直线注入器组成。储存环设计周长180 m,由8个标准混合型的7BA磁聚焦结构单元周期组成,能够储存500 mA的1.5 GeV电子。储存环自然发射度优化至222.8 pm·rad,可达到软X射线的衍射极限。为了满足用户对硬X射线的需求,每个标准单元的中心处安装了1台3-5 T的超强二极铁。同时为了提高因发射度减小造成的低寿命和动力学孔径过小造成的注入困难等问题,储存环的设计中还使用了三次谐波腔用于束团拉伸以及替换式注入系统等措施。全能量直线加速器位于储存环地下6 m处,采用S波段加速结构。本文将对武汉光源一期工程加速器系统进行更加详细的介绍。     

武汉光源一期工程加速器系统（英文）

武汉光源一期工程计划建造一台第4代同步辐射装置,由1台1.5 GeV的低能量储存环和1台全能量直线注入器组成。储存环设计周长180 m,由8个标准混合型的7BA磁聚焦结构单元周期组成,能够储存500 mA的1.5 GeV电子。储存环自然发射度优化至222.8 pm·rad,可达到软X射线的衍射极限。为了满足用户对硬X射线的需求,每个标准单元的中心处安装了1台3.5 T的超强二极铁。同时为了提高因发射度减小造成的低寿命和动力学孔径过小造成的注入困难等问题,储存环的设计中还使用了三次谐波腔用于束团拉伸以及替换式注入系统等措施。全能量直线加速器位于储存环地下6 m处,采用S波段加速结构。本文将对武汉光源一期工程加速器系统进行更加详细的介绍。     

高能同步辐射光源储存环快校正磁铁电源设计

高能同步辐射光源（HEPS）具有0.1 nm·rad的超低发射度,对束流稳定度提出了较高要求,研制1台高性能快校正磁铁电源用来提高快速轨道反馈系统（FOFB）的性能以提升束流稳定度。电源样机采用新颖的多电平级联拓扑结构提升电源样机的动态性能,使用基于数字控制的新颖控制方法实现样机的动态性能提升。软件仿真与样机试验数据证明,电源样机具有10 kHz小信号带宽、电源阶跃响应时间小于70 μs、输出电流纹波低于20 ppm,电源样机可很好地满足HEPS建设需求。     

第三代同步辐射光源HELS的设计研究

叙述了第三代同步辐射光源ＨＥＬＳ的设计研究,包括１台能量为７ＧｅＶ的光源储存环,１台７ＧｅＶ的电子同步加速器注入器和１台４５０ＭｅＶ的电子直线加速器预注入器。光源储存的束流发射度达到２．３３ｎｍ．ｒａｄ,是目前世界上现有的同样能量的光源储存环的发射率的三分之一左右。     

Using a pre-kicker to ensure safe extractions from the HEPS storage ring

The High Energy Photon Source(HEPS)is a 6 GeV diffraction-limited storage ring light source under construction.The swap-out injection is adopted with the depleted bunch recycled via high-energy accumulation in the booster.The extremely high beam energy density of the bunches with an ultra-low emittance(about 30 pm hori-zontally and 3 pm vertically)and high bunch charges(from 1.33 to 14.4 nC)extracted from the storage ring could cause hazardous damage to the extraction Lambertson magnet in case of extraction kicker failure.To this end,we proposed the use of a pre-kicker to spoil the bunches prior to extraction,significantly reducing the maximum beam energy density down to within a safe region while still maintaining highly efficient extractions.The main param-eters of the pre-kicker are simulated and discussed.     

Neutronics physics analysis of a large fluoride-salt-cooled solid-fuel fast reactor with Th-based fuel

A synchrotron radiation source called TURKAY is proposed as a sub-project of the Turkish Accelerator Center Project. The storage ring of TURKAY is a low emittance synchrotron and the radiation ranges between 0.01 and 60 keV can be generated from the insertion devices and bending magnets placed on it. The injector system of the facility will mainly consist of a 150 MeV linac and full energy booster. In this study, we present design considerations and beam dynamics studies of the pre-injector linac and booster ring for TURKAY.     

CSNS/LRBT优化设计及空间电荷效应影响研究

中国散裂中子源（CSNS）直线加速器至快循环同步加速器（RCS）的束流输运线（LRBT）传输80 MeV H^-束流至RCS注入点,由于较小的束流发射度和较高的峰值流强,空间电荷效应在LRBT中的影响非常显著,是引起LRBT中发射度增长和束流损失的主要因素,也是LRBT优化设计中的重要问题。文章利用TRACE 3-D程序进行带有空间电荷效应的twiss参量和消色散匹配,比较研究LRBT不同聚焦结构和不同初始束流分布条件下发射度的增长情况。对于采用Triplet结构作为标准单元的结构,研究发现,通过优化LRBT前端匹配段能有效控制发射度的增长。多粒子模拟跟踪结果表明,峰值流强为15 mA时,现有物理孔径下基本无束流损失发生。对LRBT上散束器的参数和位置进行了优化设计,可减少动量散度和中心能量抖动,优化RCS注入束流参数。     

Current status and progresses of SSRF project

The Shanghai Synchrotron Radiation Facility （SSRF）, a third generation light source, comprises a 3.5GeV electron storage ring, a full energy booster, a 150 MeV linac, and seven beamlines in Phase I of the project. Beginning at the end of 2004 with a groundbreaking ceremony, the accelerators were installed in ten months from November 2006, and were successfully tested and commissioned in the past a couple of months. On December 21, 2007, storing electron beams in the storage ring was realized, and the first synchrotron radiations were observed three days later on the front-end of Beamline BL16B of the facility. Now, it runs 3 GeV 100 mA beams with a lifetime of 8-10 hours. Meanwhile, construction of the first seven beamlines （five ID beamlines and two bending magnet beamlines） is progressing on schedule.     

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。     

电子直线加速器束截面测量系统及其应用

用于北京自由电子激光30MeV电子直线加速器的注入及输出束的截面监测系统,由可伸缩荧光屏束截面探头、摄象取样装置及图象采集卡和计算机处理系统构成。用此系统测量加速器注入(≤1.2MeV)和输出(≥20MeV)电子束的截面宽度、密度分布、发射度等参量。其硬件的空间分辨率好于110μm,束宽测量精度好于50μm。经加速器在线使用2年以上考验,性能可靠,得到了满意结果。     

高能同步辐射光源中的耦合阻抗及束流集体效应研究

在高能同步辐射光源（HEPS）的储存环中,由于真空盒尺寸较小、束团中电子密度较大,全环耦合阻抗将显著增加,束流集体效应成为限制机器性能的重要因素。本文基于解析理论和数值模拟程序对HEPS储存环耦合阻抗进行了逐元件建模,并对环中可能发生的束流集体效应进行了系统评估。建立了合理的阻抗模型,给出了不稳定性阈值和增长时间,并对关键的不稳定性问题提出有效的抑制措施。     

合肥先进光源储存环磁聚焦结构选择研究

合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facility, HALF）是我国最近立项建设的一台软X射线与真空紫外波段的衍射极限储存环光源,其束流能量为2.2 GeV,发射度目标小于100 pm·rad。磁聚焦结构（lattice）设计是储存环物理设计的核心,lattice结构对储存环的性能表现与采用的相关技术至关重要。本文首先设计了一个分布式色品校正的6BA（six-bend achromat）lattice,周长为441.6 m,具有18个周期,实现了74 pm·rad的超低自然发射度,水平动力学孔径达6 mm左右;然后简要介绍了为HALF设计的两个混合型MBA lattice（hybrid MBA, HMBA）,包括20个周期的H7BA lattice与HALF当前采用的变版H6BA lattice;最后对比研究了HALF采用这3个lattice设计的结果。研究表明,HALF当前采用的变版H6BA lattice的综合性能最好,是相对更好的结构方案。