【摘要】：自由電子激光是一種具有高度相干性、高強(qiáng)度、波長連續(xù)可調(diào)等特點的先進(jìn)光源，所具有的優(yōu)異特性使得其可以廣泛應(yīng)用在物理、材料、生命科學(xué)等眾多領(lǐng)域。為了產(chǎn)生自由電子激光，通常采用直線加速器產(chǎn)生高能電子束團(tuán)，然后將其送入由周期變化的磁鐵陣列組成的波蕩器里，通過電子束團(tuán)與電磁場相互作用產(chǎn)生大量輻射激光，疊加后即形成高度相干性、高強(qiáng)度的自由電子激光。 電子束團(tuán)在加速器中運(yùn)動時，會受到各種元件誤差的影響，當(dāng)束流沒有通過元件磁場中心時，會受到一個橫向的二極磁場偏轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致束流偏離預(yù)先設(shè)定的中心軌道，使得束團(tuán)內(nèi)部的粒子分布發(fā)生變化，影響束團(tuán)的發(fā)射度等參數(shù)。同時，束流軌道偏移會使電子束團(tuán)不能與驅(qū)動激光正常的相互作用，會導(dǎo)致增益長度的增加和輸出功率的下降。為了確保電子束團(tuán)在通過加速器時軌道和發(fā)射度等參數(shù)能夠被控制在一定范圍之內(nèi)，我們需要采取各種手段來對束流軌道進(jìn)行測量和控制。傳統(tǒng)的機(jī)械準(zhǔn)直方法，其精確度一般在毫米到幾百微米的量級，這與自由電子激光裝置中所要求的百微米甚至幾十微米量級的準(zhǔn)直要求相差甚遠(yuǎn)。 為了提高準(zhǔn)直工作的精確性，從20世紀(jì)80年代起逐漸發(fā)展起來了一種基于束流的準(zhǔn)直技術(shù)（BBA），這種技術(shù)采用響應(yīng)矩陣的方法，，可以通過測量束流軌道來計算需要的的校正量。本文結(jié)合上海軟X射線FEL裝置和大連相干光源等裝置的具體情況，分別對基于束流的準(zhǔn)直技術(shù)中的四極磁鐵掃描法和二極磁鐵校正法等原理和方案進(jìn)行了研究。消色散校正（DFS）方法做為一種新型的BBA方法，主要特點是可以同時消除四極鐵和BPM的誤差，在校正束流軌道的同時也消除了誤差導(dǎo)致的色散。我們結(jié)合國際直線對撞機(jī)正電子源波蕩器和德國DESY的FLASH裝置對該方案進(jìn)行了理論分析，并給出了FLASH裝置上的具體實驗結(jié)果。對即將建設(shè)的上海XFEL及大連DCLS裝置具有非常重要的借鑒作用。 除此之外，本論文還開展了一種虛擬加速器環(huán)境的相關(guān)工作，基于該開發(fā)環(huán)境，我們可以開發(fā)各種束流測量軟件，并對相關(guān)算法進(jìn)行驗證，為加速器調(diào)試和運(yùn)行提供了有力的開發(fā)工具，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TL501

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 ;Study of orbit stability in the SSRF storage ring[J];Nuclear Science and Techniques;2003年03期

2 孫葆根,何多慧,徐宏亮,李京yN,金正芳,盧平,王筠華,王琳;合肥800MeV電子儲存環(huán)測量四極鐵磁中心的初步研究[J];高能物理與核物理;2002年04期

本文編號：2658627