【摘要】：加速器的組成系統(tǒng)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是真空系統(tǒng)。束流電子與殘余氣體分子之間的相互作用可降低束流品質(zhì),對于粒子做回旋運(yùn)動的儲存環(huán)來說,更是如此,束流的壽命大多受到真空環(huán)境的限制。但除此之外,儲存環(huán)中的殘余氣體散射還可能改變粒子的分布情況,引起束流發(fā)射度的增長。 在傳統(tǒng)的關(guān)于殘余氣體研究中,最常用的方法是理論解析,但往往僅對束流的殘余氣體相關(guān)壽命進(jìn)行分析,給出一些理論的推導(dǎo)和公式。近年來,開始有少數(shù)或個(gè)別研究嘗試采用MCC模擬計(jì)算束流壽命。遺憾的是,在對以往的殘余氣體散射相關(guān)研究進(jìn)行調(diào)研時(shí)并沒有發(fā)現(xiàn)針對殘余氣體散射對粒子分布和束流發(fā)射度的具體分析。 本論文采用PIC-MCC方法,對電子儲存環(huán)中的殘余氣體散射進(jìn)行模擬探究。從另一方面考慮,先進(jìn)光源相比之前的同步輻射光源,插入元件更多,發(fā)射度更低,更容易受到殘余氣體散射的影響。因此,為了更好突出殘余氣體散射對束流的影響,我們以國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中的超低發(fā)射度光源——合肥先進(jìn)光源(Hefei Advanced Light Source,簡稱HALS)為模擬對象。合肥先進(jìn)光源(HALS)屬于低能衍射極限儲存環(huán),其目標(biāo)發(fā)射度達(dá)到幾十pm-rad量級,如果能夠成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)行將處于世界先進(jìn)水平。 為了能夠模擬到殘余氣體散射對粒子分布和束流發(fā)射度的影響,我們不能像以往的研究只考慮能引起粒子丟失的散射。因此,我們選擇了合適的散射截面和散射角抽樣方法,這樣模擬中我們便包含了所有角度大小的殘余氣體散射。 另外,以往對殘余氣體庫倫散射的理論研究和模擬計(jì)算中,只是對發(fā)生碰撞的電子在偏轉(zhuǎn)角度上一個(gè)‘"kicker"。本論文中,我們推導(dǎo)出了適用于電子儲存環(huán)中電子與殘余氣體分子發(fā)生庫倫散射的碰撞公式,用于計(jì)算碰撞后束流電子的動量,真實(shí)還原了束流電子氣體散射的過程。 從對合肥先進(jìn)光源(HALS)的模擬結(jié)果來看,我們不僅得到了非常合乎理論計(jì)算壽命的模擬壽命,而且還顯示由于殘余氣體散射的影響粒子在橫向的密度分布出現(xiàn)了一條拖尾,以及引發(fā)了束流發(fā)射度的增長。并通過對發(fā)生散射的電子位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出了發(fā)生散射的電子對壽命、粒子分布拖尾和束流發(fā)射度各自做出了多少貢獻(xiàn)。 本課題由國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11175182,11175180)支持。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TL594

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2730864