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BEPCⅡ是一台双环对撞机,储存环采用多束团、大流强方案来提高机器亮度,因此很可能会出现耦合束团不稳定性,从而限制储存环中流强的进一步提高。为了抑制这种不稳定性,提高储存环中的流强,必须研制束流反馈系统。
本论文主要介绍了BEPCⅡ横向束流反馈系统样机的研制以及在BEPC上所做的实验。在注入多束团的情况下,反馈系统的样机成功的抑制了出现的束流不稳定,并且利用该样机测定了BEPC储存环的工作点。该反馈系统样机的研制和闭环束流实验的成功在国内属于首次。对于BEPCⅡ来讲,横向反馈系统是一个全新的领域,它既可以抑制束流不稳定性,又可以作为束流诊断的工具。因此,横向束流反馈系统的研制成功,对于BEPCⅡ有着重大的意义。
引起耦合束团不稳定性的主要原因是电阻壁阻抗和高频腔的高次模。正电子环中还有电子云的影响。电阻壁阻抗是引起耦合束团不稳定的原因之一,论文中用Fortran编写了粒子跟踪程序,来研究电阻壁阻抗不稳定性,最后得出BEPCⅡ最快模式的增长时间6.0ms,与公式解析结果4.3ms在同一量级。
根据BEPCⅡ储存环特点,采用模拟的横向束流反馈系统。论文介绍了该样机的各个组成部分。它主要包括拾取电极、前端电子学系统、信号处理系统、功率放大器和kicker。其中信号处理单元采用简单易行的模拟方案。它的主要组成部分是一个简单的2-tap梳状滤波器,由两个功分器和两根不同长度的电缆组成。经实际测试我们研制出的梳状滤波器的梳状深度达到-41dB,和国际同类方案水平相当。
Kicker的设计在反馈系统中至关重要,它的优劣直接决定了反馈系统的效率。考虑到BEPCⅡ储存环小,空间宝贵,我们采用了四条带电极kicker,把水平kicker和垂直kicker都做在同一个腔里,用HFSS程序模拟计算了分流阻抗和功率输入端的反射系数。当选取的电极长度为600mm,此时得到4000Ω(125MHz)的分流阻抗,从而需要45W的功率就足以抑制全频带的耦合束团不稳定性,而此时的反射功率不超过1%。