空间电荷驱动的发射度增长及八极铁在 IOTA 中的作用

费米实验室的可积光学测试加速器（IOTA）是一台小型装置，致力于广泛的加速器物理前沿研究计划。该计划的一个重要方面是研究可积光学所能实现的无共振调谐分散的潜在益处，以存储和加速空间电荷效应显著的高强度质子束。在此背景下，深入理解质子束发射度增长与粒子损失机制至关重要。在标称设计参数下，模拟表明对于束团束，发射度增长的大部分发生在注入后即刻，通常在数十圈内。我们尝试用简化的 RMS 失配理论来解释这一增长；并简要讨论其若干局限性与可能的改进。随后我们将理论预测与使用 PIC 代码 pyORBIT 进行的模拟进行比较。为进一步探索缓解发射度增长与减少粒子损失的方法，我们比较了两种束流匹配策略：（1）在注入点匹配；（2）在非线性（八极铁）插入区中心匹配，此处 $\beta_x = \beta_y$。为观察非线性如何影响发射度增长以及其是否主导由失配引起的增长，我们追踪了两种不同的分布。最后，我们探索了在准可积构型中使用八极铁、利用多种初始分布（在降低和全强度下）来缓解增长的可能性。