2022年先进光源物理研讨会

南方先进光源(Southern Advanced Photon Source, SAPS)是一台设计中的中能第四代同步辐射光源，拟毗邻中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source, CSNS)而建，目标旨在为粤港澳地区的用户提供稳定高质量的 X 射线。自2017年以来，SAPS的储存环设计经过了反复的调整、迭代，于近期明确了光源的总体设计目标。最新储存环设计方案在混合7BA的基础上，通过替换部分四极铁为反向偏转二极铁、并将全部带水平散焦梯度组合二极铁替换为带横、纵向梯度的组合二极铁，在能量为3.5 GeV，周长为810米情况下，实现超低束流发射度33.4 pm·rad，且最长阻尼时间小于21 ms。非线性优化后，水平DA为6 mm、垂直DA为5 mm，MA为4%，且±4%的动量偏差下，水平、垂直DA均大于2...

报告分析评估了HALF储存环中的误差效应。根据目前的准直和磁场强度误差水平，对闭合轨道、光学函数和横向耦合进行了校正。校正后，beta函数和色散函数得到了较好的恢复，自然发射度恢复到约86pm∙rad，注入方向的动力学孔径恢复到约7.1 mm。HALF储存环束流能量较低，自然发射度低，束内散射效应严重。报告对HALF储存环的束内散射效应进行了评估计算，并利用束团拉伸和全耦合方式抑制束内散射效应。使用阻尼扭摆器可进一步降低HALF储存环的发射度与阻尼时间，对阻尼扭摆器的峰值场强和周期长度进行了优化，考虑阻尼扭摆器后，发射度可进一步降低20~30%

在第四代储存环光源——南方先进光源（SAPS）中，由于多弯铁磁聚焦设计中固有的极强非线性，其动力学孔径较小，传统的离轴注入方式很难实行，需要采取在轴的注入方式。本文给出了两种主要在轴注入：置换注入和纵向注入，在SAPS中的初步研究。在置换注入研究中，我们给出了以booster为注入器的设计方案并进行了初步的带误差注入模拟。结果表明注入效率可以达到97%。在纵向注入研究中，我们给出了利用多频率高频系统实现纵向注入的一般参数优化方法，并且探索了全能量直线注入器同时用于自由电子激光（FEL）和储存环纵向注入的可能性。带误差的注入效率模拟表明，基于目前的布局方式，全能量直线注入器同时兼顾FEL时，储存环的注入效率较低（~60%）。

报告展示了南方先进光源（SAPS）传统增强器方案注入器的设计，包括低能直线加速器、传输线、增强器。直线加速器方面，介绍了电子枪、聚束系统、直线加速系统的设计与模拟。增强器方面，介绍了Lattice设计、纵向动力学设计、阻抗分析以及注入引出的设计等。 报告还包含了整个系统的误差分析。

全能量直线注入器为将来光源拓展到自由电子激光等应用预留了发展空间。对未来的自由电子激光来说，其对束流品质和稳定性的要求要远高于同步辐射环，因此在考虑设计和布局时需优先考虑自由电子激光对束流品质的需求，同时探索二者共同工作时可能遇到的问题。报告介绍了南方先进光源的全能量直线注入方式的物理设计背景，初步设计方案和当前正在开展的关键技术研发进展。