BEPCIILINAC束流轨道校正方法研究及程序设计.PDFVIP

第21 卷第3 期 中 科 学 院 研 究 生 院 学 报 Vol.21 No.3 2004 年7 月 Journal of the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences July 　2004 文章编号:1002—1175(2004)03-0328-05 BEPCII LINAC 束流轨道校正 方法研究及程序设计 刘渭滨　王书鸿　黄　楠　顾鹏达 (中 科学院高能物理研究所, 北京 100039) (2003 年6月 18 日收稿;2003年7 月 14 日收修改稿) 摘　要　北京正负电子对撞机升级改造工程(BEPCII)的直线注入器(LINAC)要求建立束流轨 道的自动校正系统, 为此对束流轨道偏离的产生原因和轨道校正的方法进行了研究, 并采用 VC++语言编写了相应的校正程序, 利用最小二乘法原理对束流轨道的校正进行了模拟计算, 取得了较为理想的结果. 关键词　BEPCII, 轨道校正, 最小二乘法, 校正子, 束流位置探测器 中图分类号　 L50 1　引言 北京正负电子对撞机的升级改进要求原直线注入器进行相应的升级改进, 进一步提高束流的稳定 性和机器运行的可靠性, 为此直线注入器增设束流轨道校正系统, 以便有效地抑制束流的初始偏轴和各 种安装误差等引起的色差 色散效应, 以及尾场效应等对束流品质的影响, 提高束流传输效率, 改善束流 [1] 品质 . 2 　BEPCII LINAC 束流轨道偏离原因分析 采用四维矢量来描述粒子在四维相空间的运动状态X=(x 　x ′　y 　y ′), 则初始状态为 X0 的粒 子经过直线节、四极透镜、加速管(相应的传输矩阵为M )后的运动状态都可以用下式得到: X =MX0 . (1) 　　假定整个系统的元件(包括直线节、校正子等)编号为1、2、3、…、N, 相应的传输矩阵为M 1 、M2 、…、 MN , 系统共有m 个束流位置探测器(BPM)(第j 个BPM 的元件序号为NBPMj ), n 个校正子(第i 个校正 子的元件序号为NCORRi ). 造成BEPCII 直线加速器的轨道偏离原因, 主要可以概括为以下几个方面. 2.1　初始束流偏轴 由于从电子枪出来的初始束流的非理想状态, 造成下游束流轨道偏离.初始束流偏轴(X 0 )在第j 个 BPM 处引起的轨道偏离为: NBPM j X =( M )X . (2) init,j ∏ i 0 i=1 E-mail:liuwb @mail.ihep.ac.cn 第3 期 刘渭滨, 等:BEPCII LINAC 束流轨道校正方法研究及程序设计 　　329 2.2　系统元件偏轴 BEPCII 直线加速器的元件偏轴, 主要是四极透镜偏轴, 造成束流轨道偏离.假设四极透镜的位置公 差为ΔX=(Δx 　Δx ′　Δy 　Δy ′), 则元件偏轴在第j 个BPM 处引起的轨道偏离为(下式中求和只是对 四极透镜的): NBPM NBPM