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Palmer随机冷却过程中横向和纵向耦合机制的研究

批准号:
11705251
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
胡雪静
学科分类:
加速器物理
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
曲国峰、杜衡、葛文文、李钟汕

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着加速器技术的不断发展和提高,高精度的原子物理与核物理实验等对束流品质提出了更高的要求。与此同时,束流冷却技术有效地解决了在短时间内得到高品质束流的关键问题。相比于其他冷却方法,随机冷却对于较大动量分散和横向发射度的束流具有显著的冷却效果。然而,横向和纵向冷却的不同步仍然是限制束流品质提高的重要因素。本项目依托国家九五重大科学工程HIRFL-CSR,拟开展重离子冷却储存环Palmer随机冷却过程中横向和纵向耦合机制的研究。在CSRe现有的Lattice结构基础上,通过开发随机冷却的束流动力学模拟程序,研究随机冷却的物理机制,并深入探究横向和纵向冷却的耦合影响,最后提出解决冷却不同步的方案和实施路线,从而实现缩短冷却时间、提升束流品质的目的。研究结果为HIRFL-CSR随机冷却的实验研究以及国家十二五工程-强流重离子加速器装置HIAF中的随机冷却系统的设计和建造提供重要的理论依据。
英文摘要
With the development of accelerator physics, higher beam quality is required to perform high precision nuclear experiments. In the meantime, it is possible to get high quality beam in a short time by the technologies of beam cooling. Compared with other cooling mechanisms, stochastic cooling is more efficient to cool beam with bigger size. There is still an important factor to limit the enhancement of beam quality by the reason that transversal cooling is not in sync with longitudinal. Depending on HIRFL-CSR, This project intends to study the coupling mechanism between transversal and longitudinal during the Palmer stochastic cooling process. Based on the CSRe Lattice, the physical mechanism and the coupling influence are analyzed by developing the simulation code of beam dynamics of stochastic cooling, and the solution to that transversal cooling is out of sync with longitudinal is proposed in order to obtain shorter cooling time and higher beam quality. The research results will provide important theoretical reference for the stochastic cooling experiment at HIRFL-CSR as well as the designing and construction of stochastic cooling system in the Nation five-year project of high ion accelerator facility.
随机冷却利用宽带反馈技术能有效地缩小束流尺寸,为物理实验研究提供了束流品质的保证。本课题首先通过对随机冷却物理机制、影响因素和束流动力学方面的研究,构建了完整的随机冷却束流动力学理论体系。其次,开发了随机冷却束流动力学模拟软件,并在此基础上对Palmer随机冷却过程中的影响因素,如粒子数,粒子种类,系统带宽,信噪比和限定功率等进行了研究分析,总结规律和经验。最后,深入分析了Palmer随机冷却过程中横向和纵向之间的耦合影响机制,并通过对冷却参数的优化,最终达到了缩短冷却时间和使三个方向冷却率接近同步的目的。理论分析为随机冷却实验的开展和研究奠定了扎实的基础。
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