瞬态高频噪声离散分析模型的研究

The noise in the RF system will excited the beam longitudinal oscillations, and debase the quality of the beam. The effects of RF noise has The noise in the RF system will excited the beam longitudinal oscillations, and debase the quality of the beam. The effects of RF noise has always been concerned by accelerator laboratories all over the world. Presently, some of the effective method have already been developed, such as Pedersen models and iterative equations and so on. Longitudinal oscillations changes the field caused by the beam, the change of field affects the beam movement in turn, the relationship between them is more complicated. Existing methods have conducted a number of approximations, in the case of low current and small perturbations is very effective, but in the case of high current and strong disturbance, these methods will produce large errors. Base on the original theory, we develop a new analysis model. In this model, the beam loading and RF cavity impedance mismatches are considered. According to the transient pulse response model, it calculates the change of transient field turn by turn, monitors the longitudinal movement of beam, and explain the difference between experiment results and theory calculation under high current.

高频系统的噪声会激励束流纵向振荡，降低束流的品质。对高频噪声影响的研究历来为世界上各加速器实验室所重视，现已发展了一些较为有效的分析方法，如Pedersen模型和迭代方程等。束流受扰后的纵向振荡会改变它在高频腔中的建场，这种变化反过来又会影响束流运动，两者的关联较为复杂。现有的分析方法对此进行了一些近似处理，在低流强小扰动的情况下非常有效，但对于高流强大扰动的情况则会产生较大误差。本课题在现有模型的基础上，先对高频场及高频噪声场进行离散化处理，再借鉴了信号学中脉冲响应的分析方式，将看似独立的高频噪声、阻抗失配、束流负载效应等诸多因素，利用电子束逐圈示踪的方式联系起来，形成一个新的高频噪声离散分析模型。该模型能够准确计算出在任意高频噪声和束流流强下的束团纵向分布情况，对束流及高频腔中的场形进行瞬态分析，解释现有的高频噪声分析模型在高流强下理论模拟与实验情况的偏差。

高频系统的噪声会激励束流纵向振荡，降低束流的品质。对高频噪声影响的研究历来为世界上各加速器实验室所重视，现已发展了一些较为有效的分析方法，如Pedersen模型和迭代方程等。束流受扰后的纵向振荡会改变它在高频腔中的建场，这种变化反过来又会影响束流运动，两者的关联较为复杂。现有的分析方法对此进行了一些近似处理，在低流强小扰动的情况下非常有效，但对于高流强大扰动的情况则会产生较大误差。本课题在现有模型的基础上，先对高频场及高频噪声场进行离散化处理，再借鉴了信号学中脉冲响应的分析方式，将看似独立的高频噪声、阻抗失配、束流负载效应等诸多因素，利用电子束逐圈示踪的方式联系起来，形成一个新的高频噪声离散分析模型。该模型能够准确计算出在任意高频噪声和束流流强下的束团纵向分布情况，对束流及高频腔中的场形进行瞬态分析，解释现有的高频噪声分析模型在高流强下理论模拟与实验情况的偏差。将瞬态离散分析模型与数字低电平系统结合后能够有效提高数字低电平系统的性能。在项目研究期间，项目研究人员发现瞬态离散分析可以运用于激光介质加速结构的电子束尾场分析，将该理论方法推广至新型高梯度加速结构的尾场分析中。