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上海光源储存环垂直发射度的研究

上海光源储存环垂直发射度的研究

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作者：李昌亮中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)

学位级别：硕士

光谱亮度是表征同步辐射光源性能的一个重要参数,高亮度的同步辐射光在照射实验样品时能保证很高的辐射能量密度,以极高的信噪比在极短的时间内得到理想的实验成果,因而同步辐射实验用户对同步辐射光的亮度极其关心。亮度表示单位面积... 详细信息

光谱亮度是表征同步辐射光源性能的一个重要参数,高亮度的同步辐射光在照射实验样品时能保证很高的辐射能量密度,以极高的信噪比在极短的时间内得到理想的实验成果,因而同步辐射实验用户对同步辐射光的亮度极其关心。亮度表示单位面积单位立体角内的光子通量,它与束流流强成正相关关系,与水平发射度和垂直发射度成负相关关系。束流流强受限于束流集体效应,水平发射度由磁聚焦结构(Lattice)决定,对于某一设计好的磁聚焦结构来讲,其值为一常数。因而,对于一个运行中的储存环来讲,通过降低垂直发射度的方式来提高亮度从而提高光源性能是一种简便可行的方法。此外,在降低垂直发射度的同时也得到了其它方面的优点,例如,增加横向相干性、减小垂直束斑尺寸等。本文首先概述了垂直发射度的一些基本理论,垂直发射度来源于三个部分的贡献:量子极限、垂直色散和横向耦合。其中第一个部分是不可消去的,它是由于同步辐射并不是准确地沿切线方向,而是有一个张角而产生的,对于某一磁聚焦结构来说,其值为一固定常数,并且一般小于1 pm rad。第二和第三个部分是垂直发射度的主要来源,而这两种来源都是由磁铁准直误差所引起的。垂直色散来源于:二极磁铁和四极磁铁的转角误差、四极磁铁以及六极磁铁的垂直准直误差。横向耦合来源于:四极磁铁转角误差和六极磁铁的垂直准直误差。本文采用LOCO(Linear Optics from Closed Orbits)工具校正了目前正在运行的上海光源的垂直发射度,把上海光源的垂直发射度由12 pm rad降到了5 pm rad。并比较了LOCO计算模型响应矩阵时,采用线性拟合与非线性拟合两种不同拟合方式下,垂直发射度的校正效果。本文还研究了上海光源二期线站工程的垂直发射度,分析了闭轨畸变和垂直发射度对各种磁铁准直误差的敏感性。研究表明:在上海光源二期工程的磁铁准直公差与目前正在运行的上海光源相同的条件下,四极铁的垂直非准直对闭轨畸变影响很大,六极铁的垂直非准直对垂直发射度的贡献最大。首先采用奇值分解法校正了由磁铁准直误差所引起的闭轨畸变,然后使用斜四极铁采用梯度下降法来校正由这些误差引起的垂直发射度,结果表明使用60个斜四极铁,能使耦合度保持在0.5%以下。

关键词：上海光源磁铁准直误差垂直发射度垂直色散横向耦合耦合度耦合校正

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