[论文解读] Multi-bunch injection for SSRF storage ring

Bocheng Jiang, Guo‐Qiang Lin+6 more|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2015

Particle Accelerators and Free-Electron Lasers参考文献 8被引用 6

一句话总结

本文介绍了上海同步辐射装置（SSRF）储存环中多束团注入的实现，显著提高了注入效率并减少了束流故障时间。通过精确同步射频（RF）枪产生的多个电子束团进入储存环，该系统实现了稳定的顶填运行，提升了束流轨道稳定性并减少了硬件磨损。

ABSTRACT

The multi-bunch injection has been adopt at SSRF which greatly increases the injection rate and reduces injection time compared to the single bunch injection. The multi-bunch injection will massively reduce the beam failure time during users operation and prolong pulsed injection hardware lifetime. In this paper, the scheme to produce multi bunches for the RF electron gun is described. The refilling result and the beam orbit stability for top up operation is discussed.

研究动机与目标

• 解决单束团注入在用户运行期间注入时间长和束流可用性低的局限性。
• 通过实现更快、更频繁的注入，减少束流故障时间并延长脉冲注入硬件的使用寿命。
• 开发一种可靠方案，实现多个电子束团同时注入SSRF储存环。
• 在顶填运行期间确保束流轨道稳定，以维持束流质量和实验一致性。
• 优化重新填充过程，支持最小束流强度波动的连续运行。

提出的方法

• 利用射频电子枪产生具有精确时间与相位控制的多个电子束团。
• 实施与储存环回旋频率同步的多束团注入方案，以匹配束团间距。
• 应用束流诊断与反馈系统，监测并校正注入后的束流轨道偏差。
• 采用顶填运行技术，通过定期注入新束团来维持恒定的束流强度。
• 使用束流位置监测器（BPMs）和轨道校正系统，在注入后稳定束流轨迹。
• 优化射频与磁场参数，以确保多束团束流的高效捕获与稳定约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在SSRF储存环中实现多束团注入以提升注入效率？
• RQ2 将RF枪产生的多个束团与储存环回旋频率同步的关键技术挑战是什么？
• RQ3 多束团注入对顶填运行期间的束流轨道稳定性有何影响？
• RQ4 多束团注入对束流故障时间与硬件寿命有何影响？
• RQ5 在束流质量与稳定性方面，重新填充过程的性能指标是什么？

主要发现

• 与单束团注入相比，SSRF的多束团注入显著缩短了注入时间，提高了整体束流可用性。
• 系统在顶填运行期间成功实现了稳定的束流轨道，最大限度减少了束流强度波动。
• 重新填充结果表明性能一致，束发射度增长极小，束团参数稳定。
• 该实现减少了用户运行期间的束流故障时间，提高了实验可用时间。
• 由于注入事件减少，脉冲注入硬件承受的应力降低，延长了运行寿命。
• 通过束流诊断验证了多束团注入方案的可靠性与可重复性。