【摘要】：在同步輻射(Synchrotron Radiation,SR)光源中,亮度是一個(gè)很重要的參數(shù)。對(duì)于一個(gè)基于電子儲(chǔ)存環(huán)的同步輻射光源,同步輻射光的亮度主要是由儲(chǔ)存環(huán)的電子束流發(fā)射度決定的。因此,低發(fā)射度的儲(chǔ)存環(huán)是獲得高亮度的基于儲(chǔ)存環(huán)的同步輻射光源的一個(gè)必要條件。然而,由于束流內(nèi)部散射(IBS)效應(yīng)的存在,電子束流發(fā)射度會(huì)隨著束流流強(qiáng)的增加而增加。因此研究IBS效應(yīng)對(duì)于理解束流發(fā)射度的增長(zhǎng)規(guī)律具有重要意義。對(duì)IBS效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究方法一般是測(cè)量電子束流發(fā)射度和流強(qiáng)的變化關(guān)系。而電子束流發(fā)射度常常可以通過(guò)測(cè)量的電子束團(tuán)尺寸和Twiss參數(shù)計(jì)算得到。因此,為了在Duke電子儲(chǔ)存環(huán)上更準(zhǔn)確的研究IBS效應(yīng),我們開(kāi)發(fā)了一套具有更高分辨率的橫向尺寸測(cè)量系統(tǒng)�；谶@個(gè)測(cè)量系統(tǒng)和Duke儲(chǔ)存環(huán)已有的其他測(cè)量診斷系統(tǒng),我們實(shí)驗(yàn)研究了 IBS效應(yīng)。另外,本論文也介紹了對(duì)Bussbar(可用于Duke自由電子激光的Wiggler供電)產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)的補(bǔ)償工作。對(duì)于一個(gè)有足夠大束流橫向尺寸的低能電子儲(chǔ)存環(huán),由于直接成像測(cè)量法具有較低的開(kāi)發(fā)難度和經(jīng)濟(jì)的開(kāi)發(fā)成本,因此其是非常適合用于這種類(lèi)型儲(chǔ)存環(huán)上對(duì)橫向束流尺寸進(jìn)行測(cè)量�；谶@個(gè)方法,我們?cè)贒uke電子儲(chǔ)存環(huán)上開(kāi)發(fā)了一個(gè)橫向束流尺寸測(cè)量系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化和標(biāo)定后的系統(tǒng)具有更高的系統(tǒng)性能。通過(guò)估算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的系統(tǒng)分辨率為一30微米。初步的測(cè)量結(jié)果顯示,這個(gè)系統(tǒng)能夠測(cè)量不同流強(qiáng)和不同能量下的水平束流尺寸。是對(duì)于IBS效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究的一個(gè)強(qiáng)有力的工具。對(duì)于IBS效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)在很多加速器上進(jìn)行了,包括KEK實(shí)驗(yàn)室的1.5 GeV的電子儲(chǔ)存環(huán)和康奈爾大學(xué)的康奈爾電子儲(chǔ)存環(huán)。然而,這些工作沒(méi)有探索束流耦合條件下和大范圍能量條件下的IBS效應(yīng)。由于Duke電子儲(chǔ)存環(huán)可以運(yùn)行在多個(gè)能量下(從240MeV到1.2GeV能量范圍),并且也可以通過(guò)Tune Knob系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的橫向耦合強(qiáng)度,這些特點(diǎn)使得Duke儲(chǔ)存環(huán)可以用于對(duì)束流內(nèi)部散射效應(yīng)在束流耦合條件下和大范圍能量條件下的實(shí)驗(yàn)研究。在本論文中,我們主要通過(guò)以下幾個(gè)方面對(duì)IBS效應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的:(1)測(cè)量了在大范圍能量下(280 MeV-1.0 GeV)的三維束流尺寸隨流強(qiáng)的變化關(guān)系;(2)測(cè)量了不同耦合條件下的三維束流尺寸;(3)比較了模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模型(Bjorken and Mtingwa模型)有很好的一致性。Duke電子儲(chǔ)存環(huán)專用于驅(qū)動(dòng)自由電子激光源(FELs)和高亮度的Gamma-ray源(HIGS)。單色高亮度的Gamma束流是通過(guò)電子束流和FEL光束康普頓散射產(chǎn)生的。碰撞點(diǎn)處電子束的軌道位置和角度會(huì)對(duì)Gamma-ray束流的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。然而,當(dāng)產(chǎn)生FEL的時(shí)候,給Wiggler供電的Bussbar產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)會(huì)影響電子束流的軌道和角度。因此,我們需要對(duì)Bussbar產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。由于Duke Wiggler的配置方案有很多種,通用的補(bǔ)償方案是非常復(fù)雜的。在本論文中,我們?cè)敿?xì)介紹了在其中一個(gè)Wiggler配置(使用兩個(gè)OK-5Wigglers)下對(duì)Bussbar場(chǎng)的補(bǔ)償方案和結(jié)果。我們采用SVD的方法對(duì)束流軌道矯正從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Bussbar場(chǎng)的補(bǔ)償,將對(duì)束流軌道對(duì)擾動(dòng)降到最低,從而提高Gamma-ray束流的穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TL594


本文編號(hào)：2792882