合肥先進(jìn)光源注入非線性沖擊磁鐵設(shè)計(jì)研究

宋文彬 尚 雷 尚風(fēng)雷 許春宇

（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室 合肥230029）

第四代衍射極限儲(chǔ)存環(huán)型光源（Diffraction-Limited Storage Ring，DLSR）通過新的設(shè)計(jì)方案獲得更低的束流發(fā)射度、更高的亮度和更高的橫向相干性，其最大特點(diǎn)就是束流水平發(fā)射度接近X射線衍射極限值。DLSR表現(xiàn)出了高亮度、高穩(wěn)定性以及高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，并且和自由電子激光相比，由于其線站眾多，能夠同時(shí)支撐很多用戶的實(shí)驗(yàn)研究工作，因此，DLSR已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注，成為第四代光源建設(shè)的主流方案［1］。

為了降低束流的發(fā)射度，DLSR中采用了大量高梯度四極磁鐵與高梯度六極磁鐵，但高梯六極鐵也導(dǎo)致了很強(qiáng)的非線性效應(yīng)，動(dòng)力學(xué)孔徑也因此變小，達(dá)到了毫米級(jí)。合肥光源（Hefei Light Source II，HLS II）目前采用的是四沖擊磁鐵的局部凸軌注入法，其凸軌高度遠(yuǎn)大于DLSR的動(dòng)力學(xué)孔徑，因此，傳統(tǒng)的局部凸軌注入方案已經(jīng)無法再適用于DLSR的注入。近幾年人們提出了一種使用非線性沖擊磁鐵的注入方案，最早的非線性沖擊磁鐵原型是由德國亥姆霍茲研究中心在BESSY II上被提出并設(shè)計(jì)制造［2］，采用的是空心線圈，隨后多個(gè)實(shí)驗(yàn)室及光源都對(duì)這種注入方法進(jìn)行了研究，并相繼提出了幾種其他類型的非線性沖擊磁鐵［3-5］。這種非線性沖擊磁鐵的最大特征就是其場(chǎng)型呈非線性變化，并且位于中心區(qū)域的磁場(chǎng)很小接近于0，當(dāng)儲(chǔ)存束流經(jīng)過該平坦區(qū)域時(shí)受到的磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)力很小，幾乎不受影響，而注入束流在距中心幾毫米處經(jīng)過時(shí)受磁場(chǎng)力偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入儲(chǔ)存環(huán)的接受度內(nèi)，從而完成注入。……