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。     

BPL 750 keV束流输运线上四极磁铁的设计

一、引言自从北京质子直线加速器的10 MeV段1982年底出束以来,于1985年已将其能量扩展到35 MeV,脉冲流强达到70 mA,作为从高压倍加器至质子直线加速器之间的750 keV束流输运线,经历了10 MeV和35 MeV两个阶段的调试和运行。它有效地将质子束流从高压倍加器输运到直线加速器,传输效率达到设计指标。本文介绍安装在这一束流输运线上的四极磁铁的设计、磁场测量结果及实际运行情况。     

基于EPICS的上海光源固定辐射监测系统

上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility,简称SSRF）是一个由国家投资建造的第三代同步辐射光源装置,由150MeV电子直线加速器、3.5GeV增强器和3.5GeV的储存环及同步辐射实验线站组成。SSRF在运行时,电子在增强器和储存环中产生大量同步辐射。同时,电子与真空管壁等发生相互作用产生轫致辐射和中子。SSRF固定辐射监测系统用于监测SSRF运行期间在主体建筑四周与环境中产生的辐射剂量水平。系统由探测器、智能模块、监控及管理计算机组成。该系统数据采集控制将基于EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System）进行开发,搭建了收集多台前端智能模块数据,并进行处理、分析的软件系统。文中介绍该系统各组成部分的特点和工作原理,以及监控软件、分析软件所实现的具体功能。     

100 MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计

100MeV强流回旋加速器要求引出质子束流强达到200μA,并计划提供脉冲束流。为达到高的平均流强,并具有提供脉冲束的能力,轴向注入系统的设计有两种方案,即对应于1#和2#注入线,如图1所示。电荷力的光学计算程序TRANSOPTR,匹配不同中性化程度的注入束流光学特性。从离子源出口到螺旋型静电偏转板出口的连续匹配计算结果表明:所设计的注入系统可有效地控制束流包络,减少束流损失,将束流注入到100MeV回旋加速器的中心区;还完成了1#线上x-y导向磁铁、螺线管透镜、聚束器和四极透镜的设计。100 MeV强流质子回旋加速器轴向注入系统设计@姚红…     

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。     

边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数

为满足高能同步辐射光源（High Energy Photon Source,HEPS）束流位置测量的需求,研制了各种类型的束流位置探测器（Beam Position Monitor,BPM）。位置灵敏度系数是BPM的一项重要参数,通过它可以精确计算束流的位置。使用边界元法计算束流位置探测器的灵敏度系数,适用于在无法使用天线模拟束流进行实际测量和有限元软件进行模拟的场合。以HEPS储存环BPM的参数为例,首先用边界元法分析计算了具有圆形横截面的BPM的位置灵敏度系数,在此基础上,分析了椭圆形（HEPS增强器）与八边形（BEPCⅡ储存环）管道的系数。将该方法应用于BPM的设计与分析中,确定了高能光源增强器BPM纽扣电极的方位角和北京正负电子对撞机BPM的纽扣电极间距。此外,计算了上述BPM的位置灵敏度系数分布Mapping图。圆形管道BPM的位置灵敏度系数结果与解析值接近,相对误差在1%左右,椭圆形与八边形管道BPM的计算结果与实际测量结果的偏差都在2%左右,证明了边界元法计算束流位置探测器的位置灵敏度系数是一种可靠的方法,可用于BPM的设计与相关问题的分析。     

基于AT＆MCA的SSRF低能输运线上层应用软件设计

AT和MCA都是基于MATLAB的介于上层应用软件和底层加速器控制系统之间的加速器物理软件工具包.文章详细介绍了基于这两个软件包的SSRF低能输运线上层应用软件设计.离线及在线仿真测试以及SSRF低能输运线调束结果表明,该软件所有功能基本运行正常,软件通过EPICS与真实电源之间数据读写准确,计算结果与SSPF低能输运线各参数相符,匹配及轨道校正等功能在SS-RF低能输运线的调束工作中也起到了一定的作用.     

230MeV超导质子回旋加速器及治疗端研制进展

正在已建成的100 MeV强流回旋加速器技术基础上开展了230 MeV超导等时性回旋加速器关键技术研制,包括降能器设计、束流输运线技术和治疗端的前期技术研究,以研制出我国具有自主知识产权的230MeV医用超导回旋加速器及束流输运线、旋转机架、治疗头等治疗端放疗装备。     

120MeV电子直线加速器束流准直研究

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Dispersion-free Steering Algorithm,DFS),对加速器束流匹配传输段在不同束流抖动情况下进行模拟计算。计算结果表明,DFS算法对于120 MeV电子直线加速器装置的束流准直应用效果良好。     

上海光源增强器注入引出系统物理设计

介绍了上海光源增强器注入引出系统物理设计.在增强器注入中,跟踪结果表明闭轨校正后增强器的水平和垂直接受度分别约为23πmm·mrad和37 πmm·mrad,均远大于直线加速器引出的9 πmm·mrad(3σ),可保证较大的注入效率.在增强器引出中,三个Bump铁能形成-个较好的凸轨,凸轨中心高度10 mm,选择将切割板置于距增强器中心轨道15 mm处,引出束中心22 mm.     

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。