(准)衍射极限环光源增强器中的束流集体不稳定性研究

批准号:
11805217
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
29.0 万元
负责人:
许海生
依托单位:
学科分类:
A2801.加速器物理
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
段哲、田赛克、彭月梅、万金宇、郭媛媛、王欲听
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中文摘要
基于(准)衍射极限环的同步辐射光源因其优异的性能成为当前同步辐射光源领域研究的热点。然而,(准)衍射极限环通常动力学孔径较小,这一特点极大地影响了其注入方案的选择。横向在轴注入成为解决(准)衍射极限环注入问题的重要研究方向。在轴置换注入方式是其中唯一已被在设计的(准)衍射极限环光源选用的横向在轴注入方式。而在轴置换注入最关键要解决的问题是增强器能否俘获、加速大电荷量束团。本项目拟结合(准)衍射极限环光源增强器的特点,进行(准)衍射极限环光源增强器中的束流集体不稳定性研究。通过系统地研究增强器物理参数对增强器中的束流集体不稳定性的影响,及系统地研究朗道阻尼等阻尼机制对增强器中的束流集体不稳定性的影响,给出增强器中提高流强限的方法,为增强器设计提供参考。本项目的研究成果将对(准)衍射极限环光源的发展做出原创性贡献,对未来(准)衍射极限环光源的发展具有深远影响和重要的现实意义。
英文摘要
The (quasi-) diffraction limited storage ring based synchrotron light sources have attracted great amount of interests of the synchrotron light sources community, mainly because of the excellent expected performance. However, the very small dynamic aperture of the (quasi-) diffraction limited storage rings limits tremendously the choice of the injection schemes. The transverse on-axis injection becomes the very promising direction to go. The on-axis Swap-out injection scheme has become the only transverse on-axis injection scheme chosen by the specific (quasi-) diffraction limited storage rings under design. However, the essential problem of the on-axis swap-out injection scheme is whether the booster can capture and accelerate the bunches with very high single-bunch charges. In this project, we would like to study the collective beam instabilities in the booster synchrotrons of the (quasi-) diffraction limited storage rings. By carrying out the systematic study of the influences of the booster physical parameters on both single-bunch and coupled-bunch instabilities, we would like to find out the ways of increasing the threshold currents. We would also like to study effects of Landau damping on the beam instabilities. After the studies of this project, we foresee that we could get the strategies of increasing the thresholds of beam instabilities in optimizing the booster design. Therefore, the design of boosters of the future (quasi-) diffraction limited storage rings can follow the strategies. The foreseen results generated from this project will be creative and are important for the future development of the (quasi-) diffraction limited storage ring based light sources.
(准)衍射极限环光源是当前同步辐射光源领域研究热点。(准)衍射极限环动力学孔径小,对前级增强器提出了高电荷量、低发射度的新要求。这就对(准)衍射极限环增强器中的束流集体不稳定性研究提出了更为迫切的需求。本项目按计划开展了(准)衍射极限环增强器中的主要束流集体不稳定性、增强器物理参数对不稳定性影响、升能过程对不稳定性的影响、朗道阻尼等阻尼机制对不稳定性的影响等相关研究,给出了提高增强器中束流流强限的可行方法。在此基础上,将研究内容扩展到(准)衍射极限环中的不稳定性研究、不稳定性抑制等。通过本项目的执行,我们发展了能包含增强器升能过程的不稳定性模拟方法,分析给出了动量压缩因子、lattice非线性、升能过程对增强器单束团不稳定性的影响,为增强器lattice设计提供了优化方向,上述研究成果已应用于高能同步辐射光源(HEPS)项目中增强器的物理设计、不稳定性评估中,指导了HEPS增强器的lattice设计,回答了工程关切的相关问题,对HEPS工程方案选择提供了重要依据;提出了一种新的不稳定性抑制方案(高频调制),研究了高次谐波腔设置在几种典型工作状态下对单束团不稳定性的影响,这些研究成果在包括HEPS在内的未来衍射极限环光源中均有潜在应用价值,提供了抑制不稳定性的可能手段。本项目明确了增强器中对不稳定性具有重要影响的物理参数,有针对性地提供了抑制不稳定性的方法,对增强器的设计、优化具有重要指导价值,对未来衍射极限环光源的发展具有重要意义。此外,本项目研究成果能够扩展应用到未来环型对撞机等非光源类加速器装置中,潜在应用价值大。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s41605-020-00209-6
发表时间:2020-10
期刊:Radiation Detection Technology and Methods
影响因子:0.6
作者:Guo Yuanyuan;Wei Yuanyuan;Peng Yuemei;Xu Gang
通讯作者:Xu Gang
Beam-ion instability and its mitigation with feedback system
束离子不稳定性及其反馈系统的缓解
DOI:10.1103/physrevaccelbeams.23.074401
发表时间:2019-11
期刊:Physical Review Accelerators and Beams
影响因子:1.7
作者:Li Chao;Tian Saike;Wang Na;Xu Haisheng
通讯作者:Xu Haisheng
DOI:10.1016/j.nima.2019.06.048
发表时间:2019-10
期刊:Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子:--
作者:Haisheng Xu;Yuemei Peng;Na Wang
通讯作者:Na Wang
Design of the HEPS booster lattice
HEPS助推器晶格的设计
DOI:10.1007/s41605-020-00202-z
发表时间:2020-10
期刊:Radiation Detection Technology and Methods
影响因子:0.6
作者:Peng Yuemei;Duan Zhe;Guo Yuanyuan;Jiao Yi;Li Jingyi;Meng Cai;Xu Gang;Xu Haisheng
通讯作者:Xu Haisheng
Influences of harmonic cavities on single-bunch instabilities in electron storage rings
谐振腔对电子存储环单束不稳定性的影响
DOI:10.1007/s41365-021-00926-7
发表时间:2021-08
期刊:Nuclear Science and Techniques
影响因子:2.8
作者:Hai-Sheng Xu;Jing-Ye Xu;Na Wang
通讯作者:Na Wang
第四代同步辐射光源基于高频调制的束流不稳定性抑制研究
- 批准号:12375149
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:许海生
- 依托单位:
国内基金
海外基金
