HLSⅡ新注入系统分析与调试

摘要

注入系统是加速器的一个重要组成部分。注入系统用于将输运到输运线末端的电子束注入到储存环中，是连接注入器和储存环的纽带。注入系统性能的好坏直接关系到储存环注入效率的高低和横向残余振荡振幅的大小，也是影响光源辐射水平的重要因素。本论文通过模拟和实验的手段，针对HLSⅡ存在的各种误差的容忍度作了定性和定量的分析，为HLSⅡ以后Top-up的调试和运行提供了重要的参考价值。与此同时，针对凸轨内六级铁的非线性效应所造成的凸轨泄露，进行了六级铁的积分强度优化，使凸轨的泄露达到最小。
　　本文首先介绍了此次改造项目及新注入系统的具体状况，并与之前的注入系统进行了对比，阐述了新注入系统的特点。此外，详细描述了新注入系统的组成部分，对其组成元件的性能和特点进行了详细分析。为了研究束流注入的过程，对新注入系统进行了详细的物理分析。与此同时，针对HLSⅡ的实际情况，进行了相关的误差分析。在引入这些误差的条件下，对电子束的注入过程进行了一系列的跟踪模拟，并得到了HLSⅡ对各种偏差的容忍度。
　　同时，在改造后的合肥光源(HLSⅡ)上开展了一些相关的实验研究。首先在HLSⅡ Decay运行方式下，进行了注入效率和束流横向残余振荡以及辐射剂量的测量。其次在引入冲击磁铁和切割磁铁偏差的条件下，进行了注入效率和束流横向残余振荡的测量，得到了HLSⅡ对偏差的容忍度。与模拟结果相比，其数值偏低，但变化趋势是符合的，这也验证了模拟的有效性。实验测量的结果偏低，可能是由于实际中存在许多非理想因素。
　　Top-up运行是合肥光源未来要采用的一种独特的运行方式。在HLSⅡ调试期间，也进行了一些Top-up运行的初步调试。调试初期，Top-up注入被打断的现象时常出现，这主要是因为功率源系统故障引起的。通过对调制器和微波功率源的调整，成功的解决了这个问题。与此同时，还对Top-up注入期间的辐射剂量进行了监测，并对Top-up调试中出现的问题提出了改进的途径和方法。此外，对凸轨内六极铁的非线性效应进行了详细分析，采用优化六极铁积分强度的方式使凸轨泄露达到了最小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 粒子加速器和同步辐射光源及其应用介绍

1．2 HLSII工程简介

1．3 新注入系统概述

1．4 论文主要内容、现实意义及创新点

1．4．1 本论文章节安排

1．4．2 本论文选题背景及意义

1．4．3 论文内容创新点

第二章 新注入系统设计

2．1 HLSII新注入系统布局

2．2 HLSII注入系统

2．2．1 脉冲切割磁铁

2．2．2 脉冲冲击磁铁

2．2．3 陶瓷真空室

2．2．4 本地监控及时序

第三章 HLSII新注入系统物理及误差分析

3．1 局部凸轨注入法原理

3．2 新注入系统物理分析

3．3 粒子注入过程分析

3．3．1 粒子横向注入过程分析

3．3．2 注入粒子纵向俘获过程分析

3．4 新注入系统注入过程误差分析与仿真模拟

3．4．1 注入系统公差

3．4．2 注入束流偏差

3．4．3 储存环磁铁公差

3．4．4 新注入系统注入过程仿真模拟

第四章 调束及相关实验研究

4．1 HLSII束流横向残余振荡及注入效率的测量

4．2 注入系统偏差实验研究

4．2．1 冲击磁铁时序偏差实验研究

4．2．2 冲击磁铁强度偏差实验研究

4．2．3 切割磁铁强度偏差实验研究

4．2．4 偏差实验研究小结

第五章 Top-up注入分析与调试

5．1 Top-up注入简介

5．2 HLSII Top-up分析与调试

5．3 HLSII Top-up调试结果分析与改进方法探讨

5．3．1 提高注入效率的方法

5．3．2 降低辐射剂量的途径

第六章 HLSII新注入系统凸轨内六极铁强度优化

6．1 六极铁强度优化分析

6．2 六极铁强度优化模拟

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

附录 HLSII储存环Lattice的Elegant程序描述

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果