HLS脉冲八极磁铁注入方案设计与研究

脉冲多极磁铁注入方法是近年来储存环上新兴的一种束流注入方案,具有注入元件少和对储存束流扰动小等优点。本文研究了在合肥光源(Hefei Light Source,HLS)上储存环采用单块脉冲八极磁铁实现束流注入的设计方案。通过物理过程推导和计算,在储存环上选择合适的八极磁铁的安装位置,初步确定相应的磁铁参数。对注入过程进行跟踪模拟,结果验证了注入束流的存活效率较高,对于储存束流的扰动比脉冲四极磁铁和脉冲六极磁铁注入方法更小,证明了在HLS上采用单块脉冲八极磁铁完成注入过程是可行的。     

强流RFQ注入系统研制

本文介绍研制的强流RFQ注入系统。系统包括强流离子源、聚焦透镜、束流切割器等,注入系统在RFQ入口处形成了束流能量75keV、流强42mA、α参数为1．79、β参数为0．0596mm／mrad、束流脉冲频率1-100Hz、束流占空比1％-100％、发射度小于95．2πc mm mrad的质子束,可满足强流RFQ对束流注入品质的要求。     

中国散裂中子源加速器注入束流损失调节研究

注入系统是中国散裂中子源（CSNS）加速器的核心组成部分,对束流功率提升和稳定供束运行具有重要意义。注入束流损失是快循环同步加速器（RCS）能否在高功率下运行的决定因素之一。本文首先研究CSNS加速器注入束流损失的主要来源,包括注入参数不匹配、注入方式选择、剥离膜散射粒子损失、未被剥离的粒子损失等。其次,根据加速器的束流调节进程,对不同来源的束流损失进行调节和优化,降低注入束流损失,提高注入效率。最后,总结注入束流损失调节结果,初步测量得到注入效率约99%,并对进一步降低注入束流损失、提高注入效率提出改进方法和意见。     

HLS脉冲四极磁铁注入方法设计与研究

介绍了一种采用脉冲四极磁铁实现储存环束流注入的新方法.通过物理计算和注入过程数值模拟研究,确定了储存环上安装脉冲四极磁铁的位置和强度,并通过模拟计算评估了注入过程中注入束流存活效率和对储存束流的影响,证明了在合肥光源采用脉冲四极磁铁完成束流注入过程的可行性.     

750KeV,50mAH—RFQ预注入器调整结果

文章介绍西德DESY研究所750keV负氢离子预注入器的调整结果。通过提高弧流,磁控管型H~-离子源可以引出18keV,60—80mA的H~-脉冲离子流。发现外部磁场可以在螺旋管内部感生一个方向大体相同的磁场。在低能输运段,离子束空间电荷中和所需的时间约100μs。在离子源引出束流约65mA时,经两对螺旋管聚焦和RFQ加速后可以获得能量为750±8.8keV,聚团半宽度约0.8ns,发射度约3mm·mrad,束流为52mA的脉冲H~-流;其中33mA以上的束流处于1mm·mrad以内。     

100MeV强流质子回旋加速器中心区轴向接收度的三种计算方法及比较

中心区的设计中束流发射度的匹配非常重要，因束流匹配将直接影响其在机器内加速过程中的损失情况及引出束流的品质。加速器中心区的聚焦与相位相关，即依赖于相位。因此，要求束流在加速器内的轴向包络最小化的初始发射度是相位的函数。计算中心区的接收度为轴向注入线和偏转板的设计提供匹配条件。对CYCIAE-100回旋加速器的中心区进行轴向接收度的计算研究，分别采用数值和半解析的方法，并对这三种方法进行比较。     

强流RFQ加速器注入器的研究进展

用于中子照相的2MeVRFQ加速器须注入50 mA@50keV的脉冲D+离子束,束流占空比为1/10,发射度0.2 π-mm-mrad.а=1.93,β=5.16cm/rad.为此,我们建立了两台基于2,415 GHz的永磁微波离子源实验台.当微波功率小于450 w时,引出氢离子流的总流强大于80 mA,质子比好于90%,束流的归一化均方根发射度约为0.2-0.3π-mm-mrad.LEBT(低能束流输运线)实验台使用-个半包围结构螺线管磁透镜,束流传输效率大于80%.为优化源体设计,对源室尺度和放电室内衬材料研究,为源体的优化提供了依据.     

BEPCII直线加速器发射度丝靶测量及软件开发

丝靶探测器是一种可以精确测量束流截面尺寸的装置。近年来,BEPCII在注入器末端安装了一组丝靶探测器,用来测量直线加速器出口的束流发射度,改进优化了束流截面和发射度测量计算的方法,提高了数据处理速度。同时,根据BEPCII丝靶测量流程,开发了发射度测量计算软件,实现了束流尺寸和发射度的实时在线测量,进一步提高了发射度的测量速度,为BEPCII的注入优化提供了参考。     

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)束流注入区辐射场研究

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)正负电子束流注入阶段的束流损失,影响储存环束流注入区及防护区辐射场。本文利用束流损失监测系统(BLM系统)分析了束流注入阶段注入区束流损失的位置和束流损失率,并结合FLUKA软件模拟计算对撞实验模式下束流注入阶段注入区的辐射场。结果表明:注入阶段注入区及其下游束流损失明显;辐射场内粒子能谱情况是中子为宽能谱且各向同性,切割磁铁 (铁靶)出射蒸发谱峰窄,峰值约为0.9 MeV,直接发射谱不显著;真空管(铝靶)出射蒸发谱峰宽且直接发射谱显著,峰值分别为4 MeV和20 MeV;光子能谱峰窄且前向性明显,能量在5 MeV以下分布集中;中子与光子剂量率水平相当;注入阶段比非注入阶段剂量率高约2个数量级;对撞实验模式下,实验测量整个运行阶段储存环光子剂量率平均水平约为1 000 μSv/h,中子剂量率比光子剂量率低1个数量级。     

加速器驱动洁净核能系统物理及技术基础研究：强流RFQ注入系统（LEBT）实验进展

加速器驱动次临界系统（ADS）项目中，由我院承担研制的强流RFQ注入系统包括ECR强流离子源及束流低能传输线（LEBT），2005年8月移机高能物理研究所后，2006年6月与RFQ对接前将系统完全恢复到了验收时的状态，可以引出能量75keV、超过60mA的离子束，归一化均方根束流发射度为0．13πmm.mrad，引出束流的质子比好于80％。     

Design of the SSRF storage ring magnet lattice

The Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) is a proposed 3rd generation light source with 3.5 GeV in energy. It is composed of 20 DBA celis resulting in a ring that is about 10 nm-rad in emittance and 396 m in circumference, and provides 10 straight sections of 7.24 m and other 10 straight sections of 5.0 m for the inclusion of insertion devices, injection components and RF cavities. The lattice has high flexibility, and the tunes and beta func-tions can be easily adjusted within a wide range to meet the requirements for different operation modes, including high beta mode and hybrid beta mode with and/or without dispersion in straight sections. In this paper, the results of linear optics design and dynamic aperture study are presented.     

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%.     

Magnet lattice design of the SSRF electron-beam transfer lines

Under three-dimensional plane geometrical constraints （ X, Y, θ ）, with two asymmetric achromatic sections, the combined three-section structural FODO-like magnet lattice design is adopted and finely optimized in the SSRF electron-beam transfer lines. The magnet lattice has high flexibility and robustness, and the Courant-Snyder parameters can be easily adjusted within a wide range to meet the requirements of transmission and injection for different operation modes of the linear accelerator, booster synchrotron, and storage ring. In this article, the main parameters of the linear optics design of the SSRF electron-beam transfer lines are described, involving the physical design criteria, the total geometrical layout, the magnet lattice, and the beam Courant-Snyder parameters matching. The studies of the variant beam dynamic simulation program calculations show that the design purpose of the efficient beam transmission and injection will be basically achieved.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Low emittance lattice design with Robinson wiggler in the arc section

Beam emittance reduction is an effective method to increase the brightness of a synchrotron light source.Robinson wiggler can play a role in the beam emittance reduction by increasing the horizontal damping partition number.A replacement of the quadrupoles in the arc section with short combined function dipoles will construct a single-periodic Robinson wiggler in the SSRF storage ring.This scheme provides a lower beam emittance,without occupying any straight section.Detailed analysis is presented in this paper.     

Analysis of transmission efficiency of SSRF electron beam transfer lines

1 Introduction The Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) [1], as one of the national important scientific projects, is a third-generation intermediate energy, low-emittance and high-brightness light source under construction. The SSRF accelerator complex consists of a 150 MeV pre-injector (linear accelerator), a 3.5 GeV full-energy injector[2] (booster synchrotron and beam transfer lines) [3], a 3.5 GeV storage ring [4,5] and a series of synchrotron radiation beam lines and exp…