微聚束不稳定性中同步辐射运动的扰动研究
加速器物理
2022-11-29 v1
摘要
短电子束团与其自身辐射场的自相互作用会对储存环中的纵向束流动力学产生显著影响。虽然更高的束团电流能增加可供专用实验使用的相干同步辐射（CSR）功率，但同时也会放大自相互作用的强度。最终，这会导致束团内部形成动态变化的微结构，从而引起CSR发射的波动，这种现象通常被称为微聚束不稳定性或微波不稳定性。其背后的纵向动力学可以通过求解Vlasov-Fokker-Planck（VFP）方程进行模拟，其中CSR自相互作用可作为对哈密顿量的一个微扰项加入。本文重点研究由引入这种附加尾场引起的同步辐射运动微扰。为此，我们采用单粒子视角，并最终讨论其对集体运动的影响。我们明确展示了平行板CSR尾场势的形状如何打破纵向相空间的均匀性，并提出一种类四极模式作为微聚束不稳定性的潜在种子机制。此外，我们考虑了不稳定性阈值以上的同步辐射运动，从而激发了一种控制所发生微聚束动力学的方法。通过使用动态调整的射频幅度调制，我们可以直接在CSR引起的连续微扰发生的时间尺度上对其进行处理，从而能够对纵向电荷分布实现实质性控制。虽然该方法不限于此特定应用，但我们展示了它如何能显著缓解刚好在不稳定性阈值之上的微聚束动力学。所获得的见解通过VFP求解器Inovesa得到支持和验证，并与KARA（卡尔斯鲁厄研究加速器）的测量结果进行了关联。
引用
@article{arxiv.2211.15086,
title = {On the Perturbation of Synchrotron Motion in the Micro-Bunching Instability},
author = {Tobias Boltz and Miriam Brosi and Bastian Haerer and Patrik Schönfeldt and Patrick Schreiber and Minjie Yan and Anke-Susanne Müller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.15086},
year = {2022}
}