束流能量是同步輻射光源電子儲存環(huán)的一個重要參數,它決定了同步輻射的光子光譜分布情況。在光源的實際運行中,束流的真實能量和設計能量肯定或多或少存在差別,準確測量束流的能量是監(jiān)測和了解光源運行情況必不可少的。另外,合肥光源要作為真空紫外至軟X射線光譜范圍內的主要輻射源標準,這要求儲存電子束能量的測量精度要達到10-4以滿足對光譜光子通量的精確計算。 自旋共振退極化法標定束流能量是目前應用廣泛的一種能量測量技術,它的測量精度極高,可以達到10-5～10-4量級,甚至10-6量級。這種能量測量方法已經在歐美的很多同步輻射光源儲存環(huán)和對撞機儲存環(huán)上取得成功應用,但是在國內還沒有一個加速器實驗室成功應用過該項技術。在本研究課題中,我們將應用該項技術對中國科學技術大學國家同步輻射實驗室的合肥光源儲存環(huán)電子束能量進行高精度標定。 應用自旋共振退極化法標定束流能量的前提是儲存環(huán)中的束流必須是極化的,由于儲存環(huán)中的輕子束流可以通過發(fā)射自旋反轉同步輻射而自發(fā)極化,并且極化時間常數通常在束流壽命的時間尺度之內,這使得該項測量技術得以在儲存環(huán)上得到應用。然而儲存環(huán)上還可能存在著很多退極化因素,這要求我們對自旋動...

【文章頁數】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第1章 緒論
    1.1 研究對象和研究任務
        1.1.1 合肥光源簡介
        1.1.2 本論文的研究任務及意義
    1.2 研究方法和課題背景
    1.3 論文工作的主要內容和成果
        1.3.1 論文工作的主要內容
        1.3.2 論文工作的主要成果
第2章 同步輻射與電子自旋極化
    2.1 經典同步輻射
        2.1.1 基本回顧
        2.1.2 經典同步輻射公式的推導
    2.2 同步輻射的兩個量子修正
        2.2.1 光子反沖對電子輻射的影響
        2.2.2 自旋對電子輻射的影響
    2.3 輻射自旋極化和Sokolov-Ternov公式
    2.4 輻射的退極化作用和Derbenev-Kondrateko-Mane公式
        2.4.1 輻射對軌道運動的影響
        2.4.2 輻射自旋擴散與Derbenev-Kondrateko-Mane公式
    2.5 輻射極化束的應用和極化度的測量
        2.5.1 輻射極化電子束的應用
        2.5.2 電子束極化度測量——激光康普頓背散射法
    2.6 小結
第3章 儲存環(huán)中電子的自旋軌道耦合運動
    3.1 一般哈密頓形式
        3.1.1 軌道運動的Lorentz方程
        3.1.2 自旋運動的Thomas-BMT方程
    3.2 加速器機器坐標系中的哈密頓形式
    3.3 數值積分(幾何積分法)和正則保辛映射
        3.3.1 數值積分之幾何積分法
        3.3.2 哈密頓形式與保辛積分
        3.3.3 電子經過各種元件的軌道保辛映射
    3.4 電子自旋矢量通過各種元件的映射
        3.4.1 電子軌道運動精確至一階
        3.4.2 電子自旋運動的映射
    3.5 本章總結
第4章 自旋共振
    4.1 電子自旋共振理論
    4.2 環(huán)形加速器中的電子自旋共振
    4.3 輻射極化束平衡極化度的估算
        4.3.1 軌道畸變閉軌的求解
        4.3.2 自旋閉軌
        4.3.3 自旋量子化軸的演算
        4.3.4 自旋軌道耦合矢量的求解
        4.3.5 SLIM算HLS平衡極化度
    4.4 ANPA程序介紹
        4.4.1 ANPA跟蹤研究各種共振軌跡
        4.4.2 人工激勵自旋共振
        4.4.3 隨機光子發(fā)射的計算機模擬
    4.5 本章總結
第5章 自旋共振退極化法標定電子束能量
    5.1 自旋共振退極化法標定束流能量的實驗原理
    5.2 實驗的相關準備
        5.2.1 徑向退極化rf交變磁場的產生
        5.2.2 自旋共振退極化信號的監(jiān)測
        5.2.3 電子Touschek損失信號的提取
        5.2.4 探測和顯示退極化信號的軟硬件準備
    5.3 掃頻激勵自旋共振退極化法高精度標定HLS束流能量
        5.3.1 含糊性問題分析
        5.3.2 能量標定結果和精度分析
        5.3.3 HLS能量穩(wěn)定度及討論
    5.4 本章總結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄A 輻射場光子的描述方式
附錄B 電子自旋的相關描述
    B.1 自旋算符、自旋態(tài)和經典自旋矢量
    B.2 運動方程的量子形式和經典形式
    B.3 自旋量子化及本征矢
    B.4 自旋沿量子化軸的進動
    B.5 旋轉變換(SU(2)對φ的變換；SO(3)對S的變換)
    B.6 極化密度矩陣ρ和束流極化矢量P
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果



本文編號：3785742