蓄積リングにおける極短電子ビームバンチの自由電子レーザーに及ぼす効果の研究

超短电子束束对存储环中自由电子激光器的影响研究

• 批准号: 08640518
• 负责人: 浜 広幸
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08640518/
• 关键词: 電子蓄積リング; 自由電子レーザー; 運動量収縮因子; ポテンシャル井戸歪み; リングインピーダンス; シンクロトロン振動; 螺旋磁場アンジュレータ; 円偏光; 非線形ビーム運動力学

蓄積リングにおいて単バンチ運転を行なう場合、ビームダクトと電子バンチの電磁的相互作用によってバンチの形状変化やエネルギー広がりの増大が生じ、これを一般に単バンチ不安定性と呼んでおり、この現象は自由電子レーザー(FEL)発振に大きな悪影響を与えると考えられている。本研究ではこの不安定性を精密に調べるために、単バンチ運転での電子バンチの形状・長さ及びエネルギー広がりの大きさが、ビーム電流とともに変化する様子を、複数の蓄積リングの動作点について測定した。バンチ形状・バンチ長は2軸掃引型ストリークカメラで測定し、エネルギー広がりはFEL発振実験用の光クライストロン型アンジュレータの放射光スペクトルを測定することによって評価した。蓄積リングの運動量収縮因子(momemtum ompaction factor)が正の場合と負の場合の2つの条件を設定し、それぞれ因子の大きさを変えた動作点で測定を行なった。正の運動量収縮因子では単バンチ不安定性が発生するしきい電流が高いことが分かったが、バンチ長はビーム電流とともに長くなった。これはピーク領域で丸みを帯びるバンチ形状とともにビーム自身がダクト内に作りだす高周波電場によるポテンシャル井戸歪みのモデル計算と良く一致した。負の運動量収縮因子ではバンチ長はビーム電流とともに短くなったが、正の場合に比べ非常に低いしきい値電流でエネルギー広がりが急速に大きくなりバンチ長が延びていく現象が見られた。これらの実験結果はビームダクトのインピーダンスがインダクタンスを強い成分として持っていることが示唆され、その大きさはリング全体で約40nHであると見積もられた。またこの大きさは、電子ビーム周波数スペクトル解析から1.5GHz付近までほぼ一定であることが分かった。更に高周波領域でも大きさがかわらないとすると、運動量収縮因子を小さくしてバンチ長を短くした場合、インダクタンスの影響はさらに強く現われると予想され、FEL発振を困難にすることが示唆される。

In the case of accumulation of electrons, the electromagnetic interaction between electrons and electrons, the shape change of electrons, the increase of vibration, the general instability of electrons, the large influence of free electron emission (FEL), and the influence of electron emission. In this study, the shape, length, and length of the electron particles in the electron transport system were precisely adjusted for instability, and the action points of the electron transport system and the accumulation system were determined. The measurement and evaluation of the emission characteristics of the FEL vibration generator are based on the measurement of the emission characteristics of the 2-axis sweep type. The momtum compaction factor of accumulation is determined by setting the conditions for positive and negative cases, and determining the operating point of the accumulation factor. The positive motion reduction factor causes instability and current to increase. This is the first time that a person has ever been involved in an electric field. Negative motion reduction factor: long current: short current: positive current: very low current: rapid current: long current: short current: positive current: short current: short The results of this study are as follows: 1. The main component of the study is about 40 nH, and the main component is about 40nH. For example, the frequency of the electronic signal is 1.5 GHz. In addition, in the case of high frequency domain, the motion reduction factor is small, the motion reduction factor is short, and the influence of the motion reduction factor is strong.

项目成果

M.Hosaka et al.: "Study of Beam Property on a Storage Ring Operated with Negative Momentum Compaction Factor" Nuclear Instruments and Methods in Physice Research A. (in press).

M.Hosaka 等人：“Study of Beam Property on a Storage Ring Operated with Negative Momentum Compaction Factor”核仪器和物理研究方法 A.（出版中）。

H.Hama et al.: "Testing to Qualification of a Helical Optical Klystron for UV Storage Ring Free Electron Lasers" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A.

H.Hama 等人：“用于紫外存储环自由电子激光器的螺旋光学速调管的资格测试”物理研究中的核仪器和方法。