CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2018年
电子储存环中高次谐波腔束流动力学研究
Thanapong Phimsen
Subtype博士
Thesis Advisor赵振堂
2017
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
KeywordSsrf 谐波腔 Landau腔 跟踪模拟 束流动力学
Abstract束流寿命是同步辐射光源电子储存环的一个重要参数。在第三代中、低能光源储存环中,束流寿命通常由托歇克散射决定。在上海同步辐射光源(SSRF)光束线工程(二期)中,会安装一个无源三次谐波腔,用于拉伸束团和抑制不稳定性。本论文研究了谐波腔中的束流动力学。对有源、无源两种运行模式都进行了参数优化,以降低同步相位上高频腔压的斜率并拉伸束团。论文比较了三次、四次、五次谐波的优劣。在有源运行模式下,用分析模型计算了这三个谐波频率下谐波腔的腔压和束团拉伸效果。尽管三次谐波腔需要最高谐波电压,对比的四次、五次谐波腔压分别高出35%和69%,但它能给出最好的拉伸效果。在无源模式中,谐波腔压由束团自身产生。在最优化谐波腔压和非优化条件下估算了由束团长度拉伸引起的托歇克寿命的增长。对谐波腔运行进行了误差分析,对分流阻抗、束流电流和失谐角变化产生的腔压变化进行了计算。当参数已经最优化条件时,托歇克寿命可以增长3.8倍。当失谐角略大于最优化条件是,束团会被过拉伸,托歇克寿命增长至4.16倍,此时失谐角度为97.22度。当失谐角进一步失谐后,粒子分布出现双高斯分布,并导致托谢克寿命增长量迅速降低。由非均匀填充模式产生的瞬态负载效应会引起谐波相位漂移,并急剧减弱拉伸效果。论文采用跟踪程序对3个均匀填充例子和1个非均匀填充例子进行了模拟。跟踪结果显示,在有10个束团串的均匀填充模式中,最高的平均拉伸因子为4.5。而只有单个长束团串的非均匀填充模式中,最低拉伸因子为1.7。和分析模型中不考虑瞬态负载效应,最大拉伸因子5.3的结果相比较,有2、5、10个束团串的均匀填充例子中的拉伸因子相应降低了48.0%、32.7%、13.5%,而在非均匀填充例子中拉伸因子降低了67.3%。由长束团串引起的瞬态负载效应会极大的降低谐波腔的束团拉伸效应。使用跟踪模拟可以发现加速腔压非线性会引起同步振荡频率的分散。模拟结果显示,在使用谐波腔后有同步相位的漂移和同步振荡频率的分散。同步振荡平率的分散有利于增加朗道(Landau)阻尼,有利于抑制束流不稳定性。无源谐波腔中的腔压依赖于束团的形状因子。在分析模型和跟踪代码模拟中,都采用了迭代方法来预测由束团拉伸后产生的谐波腔压的降低(形状因子减小)所带来的效果。结果显示,在分析模型和跟踪代码模拟中,束团拉伸效应都有降低。根据分析模型的结果,通过调整失谐角可以增加束团拉伸因子,但是由此失谐角变化引起的相位漂移使得的束团拉伸效果仍小于使用原有(短)束团形状因子。并且由跟踪代码模拟可知,由于Robinson不稳定性失谐角不能变化太大。瞬态负载效应和拉伸束团分布相结合可以极大减小谐波腔的束团拉伸因子。因为在均匀填充例子中束团长度更长,拉伸后束团形状因子变化比在单个长束团的非均匀填充例子中带来的影响更大。Siam photon source(SPS)位于泰国Nakhon Ratchasima,是电子能量1.2GeV的2.5代同步辐射光源。SPS储存环的束流寿命受托歇克散射的限制并很大程度依赖于运行环境,比如插入件、耦合、色品和腔压。用谐波腔来增长SPS储存环的束流寿命,是非常有效的方法。论文对三、四、五次谐波腔的拉伸效果进行了计算。该结果和SSRF中三次谐波腔具有最高拉伸效果一致。但限于有限的空间,四次或五次谐波腔可以成为备选项。
Language英语
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/28447
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2018年
Affiliation中国科学院上海应用物理研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
Thanapong Phimsen. 电子储存环中高次谐波腔束流动力学研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2017.
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