加入高次諧波腔的儲存環(huán)內(nèi)束流不穩(wěn)定性研究.pdf

1、在儲存環(huán)中應(yīng)用高次諧波腔可以有效的拉伸束團長度，延長束流壽命。同時，通過對其失諧角的調(diào)節(jié)，能夠?qū)︸詈鲜鴪F不穩(wěn)定性等產(chǎn)生抑制，保證束流的穩(wěn)定運行。本文結(jié)合HLSII的實際情況，重點研究新加入的高次諧波腔和原來的主高頻腔組成的二腔系統(tǒng)內(nèi)的束流縱向不穩(wěn)定性問題。
　　 我們聯(lián)系當(dāng)前國內(nèi)外束流不穩(wěn)定性問題的研究熱點，采用了理論分析模型和宏粒子建模跟蹤兩種方法進行研究并取得了很好的效果。
　　 本文首先介紹了二腔系統(tǒng)內(nèi)基本的束腔相

2、互作用理論，明確了物理環(huán)境，給出了最優(yōu)化束團長度條件的定義和物理意義。同時得到了高次諧波腔和主高頻腔之間失諧角、同步相位角及腔壓等參數(shù)變換關(guān)系，為今后二腔系統(tǒng)的實際運行調(diào)節(jié)提供依據(jù)。
　　 分析模型方法中，對羅賓遜不穩(wěn)定性、高次模影響下產(chǎn)生的寄生耦合束團不穩(wěn)定性和微波不穩(wěn)定性的產(chǎn)生機制進行了系統(tǒng)研究，得到了相應(yīng)不穩(wěn)定性的理論判據(jù)。其中羅賓遜不穩(wěn)定性的研究中，對于嚴(yán)重影響束流穩(wěn)定運行的偶極、四極單模和偶極-四極模耦合情況進行重點分

3、析。對于微波不穩(wěn)定性，我們得到了避免該不穩(wěn)定性發(fā)生的寬帶阻抗范圍。
　　 在各種不穩(wěn)定性的分析判斷結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)束流流強和高次諧波腔失諧角在最優(yōu)化束團長度曲線附近區(qū)域時，束流穩(wěn)定性得到保證。
　　 宏粒子跟蹤模擬作為分析模型方法的輔助和補充能夠綜合反映帶電粒子束流在儲存環(huán)中的運行狀態(tài)。這種方法的關(guān)鍵有二:宏粒子數(shù)目如何選取才能既保證模擬結(jié)果準(zhǔn)確性的同時又兼顧效率;弄清宏粒子運行全過程中所感受到的電場的演化情況。我們建

4、立起一套完整的宏粒子跟蹤模型，得到了束流多圈運行后相對能散變化的計算結(jié)果。
　　 通過比較分析模型和宏粒子跟蹤模擬的計算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)二者具有一致性。另外，從不同方法中得到的束團長度及其拉伸比也都反映了高次諧波腔加入后對束團長度的改善效能，具體結(jié)果也與前人的工作有很好的符合。
　　 本文末章研究了非均勻填充模式對耦合束團不穩(wěn)定性的改善機制，結(jié)合HLSII具體設(shè)計了四種非均勻填充方案，并通過比較跟蹤模擬結(jié)果，得到最佳方案。