合肥光源准恒流运行及相关新技术研究

在同步辐射光源中，准恒流Top-off注入是指在不关闭光束线阀门、不中断用户实验的情况下，不断向储存环补充电流，使光源运行在准恒流状态下。相对于传统每隔数小时注入一次的decay模式，光源可以工作于更低的发射度模式、可以采用更小的插入件间隙、采用更灵活的束团填充模式，提高积分流强和轨道稳定性而不受储存环束流寿命的限制，该模式同时解决了光束线上光学元件因热负载效应引起的不稳定性及束流轨道不稳定性，是光源运行的重大突破。Top-off对注入器稳定性、注入效率、辐射损失、安全连锁、控制、束测及时序系统要求严格，课题将研究top-off注入过程的粒子动力学问题，分析束流损失引起的辐射安全问题及各种误差对top-off注入的影响。在合肥光源（HLS）改造完成后通过调束及优化，实现储存环的top-off运行。课题同时将研究top-off模式运行有关的储存环注入新方法、新技术，为未来新光源的设计积累经验

在过去10年中Top-off模式逐渐成为第三代同步辐射光源的标准运行方式，相对于传统每隔数小时注入一次的decay模式，光源可以工作于更低的发射度模式、更小的插入件缝隙，提高积分流强和轨道稳定性而不受储存环束流寿命的限制，同时能解决了光束线上光学元件因热负载效应引起的不稳定性。本课题首先在完成合肥光源重大维修改造的基础上，对储存环注入系统进行了优化及调试，通过改进注入器硬件稳定性等措施，调试成功top-off模式。使用数值模拟方法对注入过程进行了模拟，得到了系统各种误差的容忍度。测量了注入效率、束流横向震荡及辐射剂量等参数。对注入凸轨内的六极铁的影响进行了分析，在维持动力学孔径较好和注入效率较高的前提下，得到一组优化的六极铁参数。课题对单块脉冲多极铁在合肥光源应用的可能性也进行了研究，成功研制了一台内置陶瓷真空室的脉冲四极铁样机并进行了磁场测量，该样机达到了实用的水平。