時變工作點分析算法在上海光源的應用研究

楊 星 賴龍偉 陳方舟

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海201800）

2（中國科學院大學 北京100049）

3（中國科學院上海高等研究院 上海201204）

工作點是環形粒子加速器非常重要的測量參數，并可用于β 函數、色品、阻抗等多種關鍵物理參數的測量。因此，準確測量工作點對加速器穩定運行和機器優化有重要意義［1］。工作點測量一般指其小數部分的測量，即是對儲存環逐圈位置信號進行頻域計算，提取歸一化中心頻率。對于固定工作點的測量一般使用快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform，FFT）算法。因為FFT算法的頻率分辨率由計算點數N 決定，為1/N，有效計算點數越多精度越高，如為了達到歸一化頻率0.001 精度要求有1 000點計算數據，因此一般通過kicker加橫向激勵的方式增加有效計算點數以提高測量精度，但這會影響束流正常運行，只能在機器研究期間使用［2-3］。

上海光源自2012年開始運行恒流注入（top-up）模式，間隔幾分鐘注入一次，儲存環內的束流在注入過程中會引起比較大的橫向振蕩，從而可利用該振蕩無擾測量儲存環的工作點［4-5］。但注入引起的儲存環橫向振蕩衰減很快，只能采集到10 000 多點的逐圈數據，普通的諧波分析方法可以計算得到工作點的分辨率為0.000 1，但此方法無法追蹤注入期間儲存環工作點隨時間的變化。對于儲存環來說，注入過程是一個非常理想的觀測非線性的瞬態過程，因為儲存環中的磁場存在高階項，導致束流偏心位置不同時看到的磁場強度不同，這被稱為儲存環的Lattice 非線性，該效應可以通過測量不同束流偏心位置相應的工作點來進行觀測分析。……