合肥光源高亮度運(yùn)行模式研究.pdf

1、合肥光源(HLS)現(xiàn)在運(yùn)行于通用光源模式(GPLS)下,發(fā)射度為166nm-rad。國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室(NSRL)二期工程希望實(shí)現(xiàn)高亮度模式(HBLS)運(yùn)行,將發(fā)射度降低到27nm-rad。但是在調(diào)機(jī)實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)HBLS具有一些局限性:聚焦鐵強(qiáng)度過高,導(dǎo)致發(fā)熱量過大,不能長期穩(wěn)定運(yùn)行;工作點(diǎn)靠近結(jié)構(gòu)共振帶,對聚焦四極鐵強(qiáng)度誤差敏感;直線節(jié)中點(diǎn)處垂直方向β函數(shù)較大,不適合插入件(尤其是超導(dǎo)wiggler)的運(yùn)行。針對HBLS的局限性,我們

2、提出了新的高亮度模式lattice。
　　新的高亮度模式滿足以下要求:1)四極鐵聚焦強(qiáng)度系數(shù)k小于4.3m-2;2)工作點(diǎn)距離超周期結(jié)構(gòu)共振帶的距離合適;3)直線節(jié)處垂直方向β函數(shù)小,適合插入件運(yùn)行;4)低發(fā)射度。新的二重對稱高亮度模式lattice(L2)將發(fā)射度降低到55.94nm-rad,工作點(diǎn)為(4.45,2.43),直線節(jié)處的垂直方向β函數(shù)分別為0.35m和3.56m。我們還提出了一組新的四重對稱高亮度模式lattice

3、(L4-1、L4-2和L4-3),發(fā)射度分別為42.33nm-rad、25.71nm-rad和16.14nm-rad。其工作點(diǎn)位置接近,分別為(5.20,2.53)、(5.21,2.55)和(5.21,2.54),β函數(shù)的形狀也比較類似,這樣便于我們在調(diào)機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)逐步的降低發(fā)射度,最終達(dá)到16.14nm-rad。L4-3在直線節(jié)中點(diǎn)處的垂直方向β函數(shù)為1.14m。關(guān)于亮度的計(jì)算表明,L4-3在彎鐵中點(diǎn)處的特征波長的同步輻射光亮度達(dá)到和超過

4、了HBLS的設(shè)計(jì)水平。我們也討論了新高亮度lattice的線性和非線性動(dòng)力學(xué)性質(zhì),對軌道校正過程進(jìn)行了模擬,并對L4-3的束流壽命進(jìn)行了計(jì)算。 能夠兼容插入件的運(yùn)行是新高亮度模式的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)之一。因此,我們較為詳細(xì)的討論了L4-3模式下插入件對束流動(dòng)力學(xué)的影響。對于HLS上的永磁波蕩器(undulmor),我們建立了其磁場的三維模型,利用辛積分和生成函數(shù)的方法得到了波蕩器磁場的辛映射,并進(jìn)行了粒子跟蹤的研究。
　　研究表明,永磁

5、波蕩器對于儲(chǔ)存環(huán)的β函數(shù)和工作點(diǎn)影響不大,可以不需要校正。對于HLS上的超導(dǎo)扭擺器(wiggler),由于缺少詳細(xì)的磁場數(shù)據(jù),我們只建立了其磁場的硬邊模型。超導(dǎo)wiggler對工作點(diǎn)和β函數(shù)的影響非常之大,必須進(jìn)行補(bǔ)償。我們討論了局部補(bǔ)償和全局補(bǔ)償?shù)姆桨浮Ｓ捎谑艿紿LS現(xiàn)在的工作流程(必須將電子從200MeV慢加速到800MeV)的限制,全局補(bǔ)償?shù)姆桨父鼮榭尚小?br>　　我們也計(jì)算了插入件對發(fā)射度和能散的影響。 總之,在HLS現(xiàn)有條件