CSRm横向动力学研究

随着现代加速器向高能、强流、长寿命束流方向的发展，非线性动力学己成为现代加速器研究中一个非常重要的课题。本文从解析和数值模拟两方面对CSRm在存在各种场缺陷和安装准直误差情况下的非线性动力学进行了研究，并探讨研究了环型加速器中随时间变化驱动力-tune调制对粒子稳定性的影响。在解析研究方面，本文给出了储存环非线性束流动力学中基本理论、常用的表达式及研究方法做了详细介绍和推导。作为对非线性束流动力学解析研究的典型例子，本文给出了高杰推导出的存在不同非线性磁铁高阶场时动力学孔径解析表达式的详细推导过程。解析表达式能直观表示影响粒子运动稳定性的关键因素，但解析表达式所描述的lattice结构过子简单，只能看作是实际储存环lottice的近似。通过解析法可以研究主导粒子运动不稳定性的机制，但用来确定储存环动力学孔径强有力的工具是数值跟踪。用映射的观点，通过非线性变换，将表示通常粒子非线性运动的单圈映射用Normal Form来表示。用Normal Form这一数学工具，通过计算粒子运动稳定相空间体积确定了CSRm动力学孔径，求出了CSRm的高阶共振参数，半解析的研究了CSRm中tune随粒子振荡振幅的变换-Detuning效应。同时，跟用其他的数值方法的计算结果进行了比较。储存环中影响粒子运动稳定性的因素，除各种场缺陷和安装准直误差外，还有电源纹波效应等所引起随时间变化驱动力的影响。本文先从理论上分析研究了tune调制所引起的随机层宽度，扩散速度等，然后通过单粒子跟踪研究了tune调制对简单的FODo 1 ottice和CSRm的影响。用加速器中常用的MAD程序研究了CSRm横向动力学。对CSRm色品进行校正，并计算了色品六极铁对CSRmlattice的影响。通过实际的测量数据计算了二极铁的离散性和四极铁的安装准直误差所引起的闭轨畸变。由于CsRm二极铁黔的四极分量所引起 Tune移动时粒子在加速过程中经过共振线，所以对lattice黔行了修正。最后跟踪研究了lattice修正后的动力学孔径。