加速器束团长度测量

随着技术的不断发展,近年来出现了多种加速器束团长度的测量方法,主要有条纹相机测量、迈克尔逊干涉仪测量、电光晶体测量、耦合束流频谱测量等。本文综合介绍了这些方法,并指出各种方法都有自己的优缺点及适用范围。目前国际上各大型加速器实验室普遍采用的是条纹相机测量方法,对于自由电子激光等超短束团一般都是采用光学技术、频域方法测量,有些测量法的分辨率可达到飞秒级,提供了具有更高空间分辨率、更高时间分辨率的强有力研究手段。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

加速器束团长度频谱法测量系统设计

主要介绍一种基于束流频谱的柬团长度测量系统的设计,它通过拾取条带上的束流频谱,分析得到束团频谱中的两个频率成分的幅度比,从而求出束团长度.整个系统结构类似数字位置探测器(DBPM),采用软件无线电的技术,利用高速高精度ADC直接中频带通采样,以省掉一部分模拟器件,减少模拟部分带来的误差.这种柬团长度测量系统最大的好处就是可以在线实时的测量束团长度,为加速器研究提供重要的参考.     

强流质子直线加速器中束晕现象研究

从束流包络方程与单粒子运动方程联立模型出发，考虑了纵向能量方程的耦合，研究了强流质子直线加速器中的束晕现象。采用相交间的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法和实空间Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法，研究了周期聚焦系统失配的情况下束晕的形成以及加速对束晕形成的影响。     

100MeV电子直线加速器激励系统

文章描述了100MeV电子直线加速器激励系统的原理、结构、调试结果和主要技术性能。该系统的中功率速调管放大器能够输出15kW的脉冲功率,经微波输出部分分别激励6只高功率速调管。结果表明,系统结构简单,性能良好,完全满足加速器的使用要求。     

基于射频偏转腔的束团长度测量系统

本文建立了基于偏转腔的电子束团长度测量系统的模型,揭示了束流和偏转腔参数对测量结果的影响机制,给出了一种束团长度的计算方法。用三维仿真软件CST对腔体建模,得到了最优的单腔腔体尺寸、最优的耦合器尺寸和工作模式场分布,对应的偏转腔系统时间分辨率为182 fs,满足设计要求。用粒子跟踪软件Parmela进行束流动力学模拟,阐明了下游荧光屏上出现束团横向偏移的原因,并验证了理论结果的正确性。     

SSRF直线加速器束流发射度测量

发射度是衡量束流品质的重要参数,随着加速器技术的不断发展,人们对束流品质要求越来越高,特别是对小发射度的测量要求更高的分辨率.本文基于"多次改变聚焦强度法"的发射度测量原理,讨论了上海同步辐射光源装置(SSRF)直线加速器部分测量技术和测量装置,包括薄透镜的合理采用、多点最小二乘法拟合、截面测量靶的选择和测量软件设计等,以提高发射度测量的准确性和可靠性.测量结果的高稳定性与重复性对接下来即将进行的自由电子激光发射度测量有重要的参考意义.     

Sub-picosecond electron bunch length measurement using coherent transition radiation at SXFEL

Longitudinal electron bunch length plays a significant role in single-pass free-electron lasers(FEL), as the high-gain FEL process depends strongly on the high peak current of electron bunches. Longitudinal electron bunch length was measured by detecting the interferogram of coherent transition radiation generated by electron bunches using a THz interferometer and a Golay cell(spectral range0.02-20 THz) at Shanghai X-ray free-electron laser. The detailed process of measurement and data analysis are discussed herein. Furthermore, the electron bunch length was estimated based on the dispersive strength R_(56) of the bunch compressor and the energy spread δ of electron bunches, which were obtained via experiments. The comparison showed that the measured bunch length was consistent with the estimated bunch length.     

Improvement on a Michelson interferometer for bunch length measurement of a femtosecond accelerator

Based on the femtosecond accelerator facility at Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP),a conventional far-infrared Michelson interferometer was built to measure the bunch length by means of optical autocorrelation.However,according to the preliminary experiment result,the resolution of interferometer is not good enough,because the mirror-driving mechanism makes the moving mirror tend to tilt or wobble as it retards.Considering of the allowable errors,we calculate the maximum allowable titling angle of the moving mirror,and discuss the alignment plan in this paper.     

X-band deflecting cavity design for ultra-short bunch length measurement of SXFEL at SINAP

For developing the X-ray Free Electron Lasers test facility(SXFEL) at Shanghai Institute of Applied Physics,Chinese Academy of Sciences(SINAP), ultra-short bunch is the crucial requirement for excellent lasing performance. It is a big challenge for deflecting cavity to measure the length of ultra-short bunch, and higher deflecting gradient is required for higher measurement resolution. X-band travelling wave deflecting structure has features of higher deflecting voltage and compact structure, which has good performance at ultra-short bunch length measurement. In this paper, a new X-band deflecting structure is designed to operate in HEM11-2π/3 mode.For suppressing the polarization of deflecting plane of the HEM11 mode, two symmetrical caves are added on the cavity wall to separate two polarized modes.     

基于相干渡越辐射的束团长度测量研究

电子束团长度是束流诊断中的重要参数,基于相干渡越辐射(Coherent Transition Radiation,CTR)的测量方法是一种简单易行的高时间分辨率测量方法。本文调研并分析了不同电子束团长度测量方法的优缺点,选择基于CTR方法作为主要研究方向,主要针对上海深紫外自由电子激光实验装置(Shanghai Deep Ultra-Violet Free Electron Laser,SDUV-FEL)和X射线自由电子激光试验装置(Shanghai X-ray Free Electron Laser,SXFEL)进行了实验方案设计和模拟分析。结果表明,通过合理的参数选择和方案优化,用该方法可对飞秒至皮秒范围内的束团长度进行测量,时间分辨率能到达飞秒量级,满足SDUV-FEL的实验需求和SXFEL的工程需求。