CSNS/RCS束流光学参数测量及校正研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fctznh
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在调束运行中对实际加速器模型进行重建、实际束流参数测量、及束流参数校正是环形加速器调束中的关键工作内容,论文对中国散裂中子源快循环同步加速器(CSNS/RCS)中这三个方面的工作开展了深入细致的研究。   在加速器模型重建方面,将响应矩阵方法引入到CSNS/RCS中,对于各种误差,如四极磁铁强度、BPM增益、校正子强度误差等对实际加速器模型的影响进行了深入的研究,通过比较不同迭代方法得到的拟合结果,研究摸索出了一套适合CSNS/RCS求解的模拟参数设置方法,通过寻找合适的阻尼最小二乘因子,显著改善了收敛效果。系统研究了不同误差条件下,不同BPM分辨率条件下的参数拟合结果。通过模拟研究,通过对四极磁铁的强度,束测元件的增益等的校正,使得在模拟中引入的RCS模型中的误差得到了很好的校正。同时尝试了采用响应矩阵的方法,用校正四极磁铁补偿了注入凸轨磁铁对束流光学参数的影响,取得了一定的补偿效果。   基于盲信号分离的独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)是最近几年发展起来用于加速器束流诊断及测量的一种有效方法。论文将该方法引入CSNS/RCS的束流光学参数测量中。采用实际的CSNS/RCS的逐圈BPM数据的噪声水平,利用ICA方法成功分离得到了横向自由振荡,纵向同步振荡以及噪声等独立成分,进而得到了束流包络函数,相移,色散函数等。通过比较两种典型ICA类型,基于中心极限定理的“最大化非高斯量模型”及基于二阶统计量线性相关性的“时间结构模型”对噪声的容忍,抗信号干扰的能力,提取弱信号的能力,论文得出“时间结构模型”更适合于CSNS/RCS,并且分析了不同因素对“时间结构模型”分离结果的影响。论文还研究了采用ICA方法测量考虑空间电荷效应时的线性束流光学参数,基于对空间电荷效应的线性化处理,采用ICA方法求解了包络函数,研究了空间电荷效应对ICA求解的影响。   校正四极磁铁是RCS中特有的元件。论文首次深入研究了四极校正磁铁在RCS中的应用。通过校正四极磁铁,使不同族主磁铁的饱和误差不同引起的束流光学参数的失配得到了很好的校正。空间电荷效应会造成束流归一化发射度的增长,并导致束损。对于K-V分布的束流,束流归一化发射度的增长率与半整数共振有关。半整数共振的驱动项由束流的空间电荷谐波分量决定。采用校正四极磁铁校正了CSNS/RCS中的空间电荷的主导谐波分量,降低了归一化发射度的增长率。采用ORBI工程序进行的模拟研究,验证了校正结果。论文还尝试了采用校正四极磁铁对局部凸轨等对超周期结构的破坏进行补偿。
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