合肥光源儲存環同時運行長短束團方案的概念設計研究

《合肥光源儲存環同時運行長短束團方案的概念設計研究》是依託中國科學技術大學，由李為民擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：合肥光源儲存環同時運行長短束團方案的概念設計研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李為民
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

短束團在同步輻射光源中有非常重要的意義，不僅用於產生時間分辨光譜研究的短同步光脈衝，還可以產生高功率相干THz輻射。目前電子儲存環中發展了多種技術用於產生短電子束團，如等時性儲存環、雷射切片技術、偏轉腔技術等，獲得了良好的效果，也暴露出明顯不足。如等時性儲存環中束流強度弱，與其它用戶研究不兼容；雷射切片技術中，短脈衝輻射光通量弱，重複頻率低；偏轉腔技術中，短束團只針對個別束線存在，無法滿足多用戶的需求。本項目將研究在合肥光源儲存環上如何產生短束團。實驗上，研究儲存環準等時性模式下，套用現有高次諧波腔壓縮電子束團長度。理論上研究儲存環增加2套主動式諧波腔，實現儲存環中長-短束團同時運行模式。通過數值仿真研究，確定最佳諧波腔參數，評估束流耦合阻抗、束團非均勻填充、相干同步輻射等對束流動力學的影響，準確預測儲存環中長和短束團的表現。最後根據物理要求完成高次模阻尼的高次諧波腔的參數設計和數值模擬。

結題摘要

近些年來，關於短束團的研究得到了越來越多的關注，而得到短束團需要在電子儲存環中實現束團的壓縮。傳統的束團壓縮方法是通過減小動量壓縮因子（Low-Alpha）來得到短束團，但是這種方法會使得儲存環平均流強減小到微安量級，遠無法滿足用戶需求。近幾年來，一個新的壓縮束團的方法在國際上得到了廣泛的關注，我們可以通過加入兩個超導高頻腔來實現束團的壓縮，並且在這種情況下，可以同時得到多種不同長度的束團，同時大幅度提高了電子儲存環平均流強。然而對於“Bucket”個數不同的電子儲存環，在利用新型壓縮束團方法時會略有不同。本論文討論了如何在合肥光源中實現利用兩個超導高頻腔來壓縮束團，並且將這個計畫推及到適用與所有儲存環的情況。同時，我們發現，由於合肥儲存環自身的加速腔低腔壓低頻率的特性，只用 single-cell 的結構就可以實現超導腔的設計，而其他大部分電子儲存環需要 multi-cell 的結構來實現超導腔。因此合肥光源儲存環可以很大程度上減小在建造超導腔過程中會遇到的高次模（HOM）問題，同時 single-cell 的加速結構可以節省很多超導腔的經費。因此合肥光源很有可能成為世界上第一個利用兩個超導腔實現束團壓縮的儲存環。