【摘要】：在同步輻射(Synchrotron Radiation,SR)光源中,亮度是一個很重要的參數(shù)。對于一個基于電子儲存環(huán)的同步輻射光源,同步輻射光的亮度主要是由儲存環(huán)的電子束流發(fā)射度決定的。因此,低發(fā)射度的儲存環(huán)是獲得高亮度的基于儲存環(huán)的同步輻射光源的一個必要條件。然而,由于束流內(nèi)部散射(IBS)效應(yīng)的存在,電子束流發(fā)射度會隨著束流流強的增加而增加。因此研究IBS效應(yīng)對于理解束流發(fā)射度的增長規(guī)律具有重要意義。對IBS效應(yīng)的實驗研究方法一般是測量電子束流發(fā)射度和流強的變化關(guān)系。而電子束流發(fā)射度常常可以通過測量的電子束團尺寸和Twiss參數(shù)計算得到。因此,為了在Duke電子儲存環(huán)上更準確的研究IBS效應(yīng),我們開發(fā)了一套具有更高分辨率的橫向尺寸測量系統(tǒng)。基于這個測量系統(tǒng)和Duke儲存環(huán)已有的其他測量診斷系統(tǒng),我們實驗研究了 IBS效應(yīng)。另外,本論文也介紹了對Bussbar(可用于Duke自由電子激光的Wiggler供電)產(chǎn)生的漏磁場的補償工作。對于一個有足夠大束流橫向尺寸的低能電子儲存環(huán),由于直接成像測量法具有較低的開發(fā)難度和經(jīng)濟的開發(fā)成本,因此其是非常適合用于這種類型儲存環(huán)上對橫向束流尺寸進行測量。基于這個方法,我們在Duke電子儲存環(huán)上開發(fā)了一個橫向束流尺寸測量系統(tǒng)。經(jīng)過優(yōu)化和標定后的系統(tǒng)具有更高的系統(tǒng)性能。通過估算和實驗結(jié)果得到的系統(tǒng)分辨率為一30微米。初步的測量結(jié)果顯示,這個系統(tǒng)能夠測量不同流強和不同能量下的水平束流尺寸。是對于IBS效應(yīng)實驗研究的一個強有力的工具。對于IBS效應(yīng)的實驗研究已經(jīng)在很多加速器上進行了,包括KEK實驗室的1.5 GeV的電子儲存環(huán)和康奈爾大學(xué)的康奈爾電子儲存環(huán)。然而,這些工作沒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電子儲存環(huán)可以運行在多個能量下(從240MeV到1.2GeV能量范圍),并且也可以通過Tune Knob系統(tǒng)實現(xiàn)不同的橫向耦合強度,這些特點使得Duke儲存環(huán)可以用于對束流內(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驗研究。在本論文中,我們主要通過以下幾個方面對IBS效應(yīng)進行實驗研究的:(1)測量了在大范圍能量下(280 MeV-1.0 GeV)的三維束流尺寸隨流強的變化關(guān)系;(2)測量了不同耦合條件下的三維束流尺寸;(3)比較了模擬和實驗的結(jié)果。通過比較發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與理論模型(Bjorken and Mtingwa模型)有很好的一致性。Duke電子儲存環(huán)專用于驅(qū)動自由電子激光源(FELs)和高亮度的Gamma-ray源(HIGS)。單色高亮度的Gamma束流是通過電子束流和FEL光束康普頓散射產(chǎn)生的。碰撞點處電子束的軌道位置和角度會對Gamma-ray束流的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。然而,當產(chǎn)生FEL的時候,給Wiggler供電的Bussbar產(chǎn)生的漏磁場會影響電子束流的軌道和角度。因此,我們需要對Bussbar產(chǎn)生的漏磁場進行補償。由于Duke Wiggler的配置方案有很多種,通用的補償方案是非常復(fù)雜的。在本論文中,我們詳細介紹了在其中一個Wiggler配置(使用兩個OK-5Wigglers)下對Bussbar場的補償方案和結(jié)果。我們采用SVD的方法對束流軌道矯正從而實現(xiàn)對Bussbar場的補償,將對束流軌道對擾動降到最低,從而提高Gamma-ray束流的穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL594


本文編號：2792882