正负电子相对轨道偏差的测量与反馈研究

北京正负电子对撞机改造工程（BEPCII）是一个具有高亮度的双环对撞机。正负电子束团之间的相对轨道是决定亮度的核心参数。在600mA至200mA的高能物理取数期间，真空部件发热等因素导致束流全环轨道产生了周期性的扰动。由于正、负电子位于不同的储存环，二者在对撞点的相对轨道偏差会因各种扰动源而发生随机变化。为了获取最佳的对撞亮度，正、负电子束流在对撞点的垂直相对位置偏差和交叉角偏差需要分别控制在1um和0.03mrad以内。受谱仪探测器构造的限制，对撞点周边4.4m范围内无法安装独立的束流位置探测器，相对轨道偏差只能采取间接的方法进行测量。本课题依托BEPCII工程，针对正负电子相对位置偏差和交叉角偏差的测量、相对位置偏差和交叉角偏差等多个随机变量的实时反馈进行深入研究。多参数、高精度相对轨道偏差的间接测量与实时反馈技术是一个挑战性的课题，对于BEPCII获取较高的积分亮度具有重要意义。

北京正负电子对撞机改造工程（BEPCII）是一个具有高亮度的双环对撞机。正负电子束团之间的相对轨道是决定亮度的核心参数。在600mA至200mA的高能物理取数期间，真空部件发热等因素导致束流全环轨道产生了周期性的扰动。由于正、负电子位于不同的储存环，二者在对撞点的相对轨道偏差会因各种扰动源而发生随机变化。为了获取最佳的对撞亮度，正、负电子束流在对撞点的垂直相对位置偏差和交叉角偏差需要分别控制在1um和0.03mrad以内。受谱仪探测器构造的限制，对撞点周边4.4m范围内无法安装独立的束流位置探测器，相对轨道偏差只能采取间接的方法进行测量。课题针对引起束流相对位置偏差的源进行了分析研究，发现同步辐射光带来的热效应和磁铁电源受环境温度的影响是主要因素。经过大量的摸索与研究，最终找到了适合BEPCII的对撞点相对轨道偏差的反馈方案：“BPM读数～水平轨道位置”、“BPM读数～水平轨道角度”、“亮度～垂直轨道位置”和“亮度～垂直轨道角度”。最终，在BEPCII的高能物理实验中实现了正负电子在对撞点相对位置偏差和相对交叉角偏差等多个随机变量的实时反馈，正、负电子束流之间的垂直相对位置偏差和交叉角偏差能够控制在0.3um和0.03mrad以内，水平相对位置偏差和交叉角偏差能够控制在5um和0.05mrad以内，这对于BEPCII获取较高的积分亮度、保持高运行效率具有重要意义。