Design of double- and multi-bend achromat lattices with large dynamic aperture and approximate invariants
研究了一种设计具有近似运动不变量的非线性双弯和多弯消色差（DBA和MBA）晶格的数值方法。寻找这种非线性晶格的动机是费米实验室的可积光学测试加速器（IOTA），其设计基于具有两个运动不变量的可积哈密顿系统。虽然不可能为专用同步加速器光源储存环设计具有一个或多个精确运动不变量的消色差晶格，但可以调谐现有DBA和MBA晶格中的六极子和八极子以产生近似不变量。在我们的过程中，晶格调谐，同时最大限度地减少轮流的Courant-Snyder行动$J_x$和$J_y$在几个不同的幅度波动，同时最大限度地减少扩散的能量电子感应加速器的曲调。由此产生的晶格共享一些重要的功能与可积的，如一个大的动态孔径，轨迹局限于不变的环面，鲁棒性共振和错误，和一个大的振幅依赖的调谐扩展。与标称NSLS-II晶格相比，单束团和多束团不稳定性阈值增加，逐束团反馈增益可以降低。
2021-11-23 physics.acc-ph
Advanced storage ring lattice options based on hybrid six-bend achromat for Stanford Synchrotron Radiation Lightsource upgrade
本文为 SSRL 升级提出三种基于 H6BA 单元、适配 SPEAR3、SLAC 绿地及 PEP-II 场址的储存环晶格，通过透明匹配与数值优化实现超低发射度、优良非线性动力学、离轴注入及相当或更优束流寿命。
2024-01-26 physics.acc-ph
Analytical formulas of coherent-synchrotron-radiation induced microbunching gain and emittance growth in an arbitrary achromatic four-bend chicane
本文推导了任意消色差四弯铁磁压缩节中同时包含稳态与瞬态 CSR 效应的微聚束增益和发射度增长解析公式，经验证与模拟一致，可大幅缩短 CSR 效应评估时间并支持参数依赖的系统研究。
2024-03-29 physics.acc-ph
Second-Order Achromats with Arbitrary Linear Transfer Matrices
在这篇文章中，我们考虑一个系统，其中一个弯曲的磁铁块安排在一个消色差的方式，其次是一个直的漂移四极细胞，这不是一个纯粹的漂移空间。我们制定的必要条件和充分条件，这个系统是一个二阶消色差，并表明，它可以实现使用六个，四个，甚至只有两个sextupole家庭。
2011-07-14 physics.acc-ph
ESRF-type lattice design and optimization for the High Energy Photon Source
新一代基于存储环的光源--衍射限制存储环（DLSR），由于其具有多弯消色差晶格，发射度接近多keV光子的衍射极限，引起了世界范围内广泛的研究。在各种DLSR提案中，ESRF开发的混合多弯曲消色差概念预测了一种有效的方法，可以最大限度地减少发射度，同时保持所需的六极强度达到可实现的水平。针对北京计划建造的高能光子源，提出了一种ESRF型的栅格设计，它由48个混合七弯消色差透镜组成，发射度低至60 pm.rad，周长约1296 m。足够的动态孔径承诺垂直轴上注入和适度的动量接受同时实现了一个有前途的环性能。
2015-06-08 physics.acc-ph
Anisomagnetic quasi-achromats with small effective emittance
准消色差晶格（小的色散是允许在他们的直线部分，他们的细胞之间）被认为是在一个细胞，有两种不同的磁场的弯曲磁铁。有效发射度的最小化由以下算法（其遵循Teng，部分遵循Lee）执行。(1)每个内偶极子对自然发射度的贡献相对于所有光学参数最小（与色散和β函数有关），除了移位参数s_0，它规定了β函数最小值和磁体中心之间的间隔;对于侧弯曲磁体，其对与有效发射度相关的积分的贡献（该关系使用算术平均值优化几何平均值的事实）被最小化。(2)偶极子的其他参数（场、长度或角度比、位移）受边界条件的限制：在磁体出口处和下一个入口处Courant-Snyder不变量的相等。(3)通过计算可以找到最小有效发射度和最后自由参数（两个或三个）。这种方法的准确性下降的内部偶极子在一个细胞的数量减少，和仍然等磁Tanaka-Ando最小值（修改后的DBA*-晶格，没有内部偶极子）是再现精度优于百分之零点五。如果每个单元的偶极子的数量不超过四个，最小的有效发射度（14%，低于TA限制）是实现QBA**-晶格，其中所有的偶极子有非零位移。
2010-10-18 physics.acc-ph
Low emittance lattice design from first principles: reverse bending and longitudinal gradient bends
弛豫理论最小发射度（TME）盒是设计新一代衍射极限存储环多弯消色差（MBA）晶格的常用方法。但是，通过在周期性晶格晶胞中组合纵向梯度弯曲（LGB）和反向弯曲（RB），可以在中等聚焦特性下实现显著较低的发射度。然而，单独的LGBs收益相当有限。我们调查的发射度实现不同的单元格类作为一个功能的细胞相位提前在一个最一般的框架，即与最小的假设，对特定的细胞光学。每种情况下都说明了一个实际的例子，一个现实的晶格细胞，最终导致的LGB/RB单元格的基线晶格的瑞士光源的升级。
2018-10-26 physics.acc-ph
Achieving 50 femtosecond resolution in MeV ultrafast electron diffraction with a double bend achromat compressor
提出并论证了一种产生超短、超稳定MeV电子束的新方案。在该方案中，在光阴极射频（rf）枪中产生的电子束首先在其自身的库仑力下膨胀，利用该库仑力在束纵向相空间中压印正能量啁啾。然后将束发送通过具有正纵向色散的双弯曲消色差透镜，其中具有较低能量的聚束尾部的电子遵循较短的路径，从而赶上聚束头部，导致纵向聚束压缩。我们表明，与优化的参数设置，从电子源到压缩点的整个束路径可以作出isoorthogonal的电子束的飞行时间是免疫的射频振幅的波动。利用激光驱动的太赫兹偏转器，测量了20 fC光束压缩后的束团长度和到达时间抖动分别为29 fs（FWHM）和22 fs（FWHM）。这种超短和超稳定的电子束使我们能够在MeV超快电子衍射中实现50飞秒（FWHM）的分辨率，其中在2.6 THz处清楚地观察到对应于Bismuth A1g模式的晶格振荡，而无需校正短期定时抖动和长期定时漂移。此外，由于提高了时间分辨率和增加了电子通量，与声子耦合和衰减相关的振荡弱漫散射信号也被清楚地解析。我们预计，这项技术将有一个强大的影响，在新兴的超短电子束为基础的设施和应用。
2020-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.atm-clus
The Mathieu unit cell as a template for low emittance lattices
多弯曲消色差透镜（MBA），这往往是作为现代低发射率储存环的构建块，是由重复的单位细胞具有优化的光学功能，在消色差中心的低发射率，以及端部细胞的色散和光学匹配插入设备。在这项工作中，我们描述了最简单的稳定类的单位细胞的基础上的纵向傅立叶展开，变换希尔方程Mathieu方程。由此产生的细胞类具有连续变化的偶极和四极矩沿光束路径。虽然这个基本模型是由只有三个参数定义的，它捕获了大量的概念，应用在MBA的设计。这是特别有趣的，因为Mathieu细胞可以被看作是Christofilos的交替梯度聚焦的原始模型的基本扩展，而它们的正弦弯曲和聚焦功能有助于未来在类似波动器的结构中的应用。Mathieu单元可用于估计合理单元调谐的范围，并强调纵向梯度弯曲和反向弯曲的组合，以及强水平聚焦以达到低于经典理论最小发射度单元的发射度。此外，在这个模型中，最低的发射率伴随着小的绝对动量压缩因子。
2021-02-24 physics.acc-ph
Commissioning of a compact multibend achromat lattice: A new 3 GeV synchrotron radiation facility
本文介绍日本3 GeV同步辐射光源NanoTerasu的半年调试、四弯铁消色散储存环与关键创新技术，并报告160 mA首次用户运行及所得参数。
2024-07-12 hep-ex physics.acc-ph
Low emittance upgrade for CANDLE project
为了提高CANDLE同步加速器光源的性能并与世界上最近提出的低发射度升级计划保持竞争力，我们开发了用于CANDLE助推器和存储环的新型低发射度晶格。这些晶格的设计考虑到磁体制造技术和多弯曲消色差概念的新发展。主要的设计考虑，修改后的晶格的线性和非线性梁动力学方面。
2015-09-29 physics.acc-ph
PEPX-type lattice design and optimization for the High Energy Photon Source
新一代的基于存储环的光源，即衍射限制存储环（DLSR），由于采用了多弯消色差晶格，其发射度接近多keV光子的衍射极限，引起了世界范围内多个实验室的广泛研究，并被认为是近期升级现有设备的目标。在各种DLSR方案中，基于三阶消色差概念并具有高β注入直段的特殊设计的PEPX设计表明，在DLSR中实现足够的环接受离轴注入是可行的。为北京计划建设的高能光子源，设计并不断改进PEPX型晶格。在本文中，我们报告的PEPX型设计的演变，并讨论了有关的线性光学设计和非线性优化的主要问题。
2014-11-21 physics.acc-ph
Suppression of the emittance growth induced by CSR in a DBA cell
当束团长度短、峰值电流大的电子束团在偏转磁体中传输时，相干同步辐射（CSR）引起的发射谱增长是一个重要的问题。本文介绍了一种与R-矩阵法相同且使用方便的单踢法。然后利用该方法，提出了一种在消色差单元内使发射度稀释最小的光学设计方法。
2013-12-30 physics.acc-ph
Suppression of Coherent Synchrotron Radiation-Induced Emittance Growth in a Multi-Bend Deflection Line
针对高亮度电子束输运中相干同步辐射导致的发射度增长问题，提出基于反向晶格的优化方法，设计四弯消色差结构，可同时抑制稳态和序列漂移中的CSR效应，仿真验证峰值电流3000A下大角度偏转时发射度几乎不变。
2024-05-24 physics.acc-ph
Beam dynamics performance of the proposed PETRA IV storage ring
针对PETRA IV同步辐射升级项目的设计收尾阶段，研究提出基于H6BA单元的储存环磁聚焦结构，评估其束流动力学性能，并探讨大尺寸低发射度环的设计挑战与机遇。
2024-08-15 physics.acc-ph
Dynamic Aperture Studies for SPEAR 3
斯坦福大学同步辐射实验室正在研究一个加速器升级项目，该项目将用18 nm rad双弯曲消色差（DBA）晶格：SPF3取代目前的130 nm rad FODO晶格。低发射度设计产生高亮度光束，但DBA晶格中的较强聚焦增加了色度和对机器误差的光束灵敏度。为了确保有效的注入和长的Touschek寿命，已经进行了设计晶格和动态孔径的优化。在本文中，我们审查的方法，以最大限度地提高SPATIAL 3的动态孔径，包括必要的光学修改，选择的调谐和相位提前，优化的六极和耦合校正，和建模的机器误差，摇摆器和晶格周期性的影响。
2001-06-20 physics.acc-ph
Multi-objective optimization of the dynamic aperture for the Swiss Light Source upgrade
瑞士光源的升级称为SLS 2.0，计划于2023-24年进行。目前的储存环将被一个基于多弯曲消色差镜的储存环取代，亮度将提高约30倍。由于更强的聚焦和所需的色度补偿，找到一个合理的大动态孔径（DA）注入，以及足够的光束寿命的能量接受，是具有挑战性的。为了最大限度地提高DA和延长光束寿命，我们结合了著名的跟踪代码tracy与大规模并行实现的多目标遗传算法（MOGA），并进一步扩展这与约束处理方法。然后，我们优化两个晶格的磁体配置：将在调试阶段（阶段1）使用的晶格，以及将在完成阶段（阶段2）使用的晶格。最后，我们展示并进一步分析了所选择的磁体配置，并在相1晶格的情况下将其与预先存在的手动优化解决方案进行比较。
2020-02-20 physics.acc-ph
Machine learning-based prediction of magnet errors in storage ring light sources
National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学国家同步辐射实验室）
本文提出基于机器学习的存储环磁误差预测方法，利用束流位置监控数据和闭合轨道畸变数据，通过多种回归模型预测四极/六极磁铁误差，提升存储环的调试和动态补偿能力。
2025-12-17 physics.acc-ph
Optimizing the lattice design for a diffraction-limited storage ring with a rational combination of particle swarm and genetic algorithms
在由紧凑型多弯消色差元件（MBAs）组成的衍射限制储存环（DLSR）设计中，由于元件参数的极大非线性和有限的调谐范围，同时实现超低发射度和令人满意的非线性性能具有挑战性。然而，以高能光子源（HEPS）为例，我们证明了DLSR设计的潜力可以探索与粒子群优化（PSO）和多目标遗传算法（MOGA）的连续和迭代实现。结果表明，采用混合MBA晶格，HEPS可以获得约50 pm.rad的自然发射度，同时，采用轴上纵向注入方案，可以实现足够的环形接受束流积累。特别是，这项研究表明，一个合理的组合粒子群算法和MOGA是更有效的比他们单独接近真正的全局最优解，探索多目标问题的许多优化变量和局部最优。
2016-05-17 physics.acc-ph
Multi-objective optimization of longitudinal injection based on a multi-frequency RF system for fourth-generation storage ring-based light sources
在第四代储存环光源（4GLS）中，由于多弯消色差透镜设计中固有的极强非线性，其动态接受度通常较小，难以实现传统的离轴局部凸点注入。为满足动态验收要求，探索了轴向纵向注水方案。本文以我国自主研制的4GLS-南方先进光子源为例，对多频射频系统的纵向注入进行了多目标优化设计。我们表明，通过治疗的最佳束延长条件作为一个优化目标，而不是一个条件，必须满足，可以找到大量的可行的候选解决方案，显示不同的权衡之间的多个目标。从这些候选解决方案中，可以找到最适合于特定4GLS物理设计和注入喷射器的可用技术水平的最佳RF参数设置。特别地，在由双频RF系统实现的静态桶内实现纵向注入是可行的，这为4GLS提出了有吸引力的纵向注入选项。
2022-07-09 physics.acc-ph
Complex unit lattice cell for low-emittance storage ring light source
本文提出复杂单元晶格概念，以降低低发射度MBA储存环中的磁铁强度并节省空间，并通过3 GeV、537.6 m周长的17BA设计验证其19.3 pm.rad发射度优势。
2023-08-19 physics.acc-ph
Lattice design of a storage-ring-based light source for generating high-power fully coherent EUV radiation
本文提出一种基于DBA磁聚焦结构和12台超导扭摆器的储存环设计，结合旁路线与ADM机制，实现约0.8 nm自然发射度和数百瓦级高功率全相干EUV辐射。
2025-11-06 physics.acc-ph
Multiobjective optimization of the dynamic aperture for SLS 2.0 using surrogate models based on artificial neural networks
现代同步加速器光源储存环，如瑞士光源升级（SLS 2.0），在其弧段中使用多弯曲消色差镜，以实现前所未有的亮度。这种性能是以增加聚焦要求为代价的，这又需要更强的六极和高阶多极场进行补偿，并导致动态孔径和/或能量接受度的显著降低。在本文中，增加这两个数量，多目标遗传算法（MOGA）相结合的修改版本的著名的跟踪代码特雷西。作为第一种方法，使用MOGA的大规模并行实现。与手动获得的解决方案相比，这种方法产生了非常好的结果。然而，它需要很长的计算时间。作为第二种方法，基于人工神经网络的代理模型被用于优化。这提高了计算时间，但结果质量恶化。作为第三种方法，在优化期间重新训练代理模型。这确保了与第一种方法获得的解质量相当的解质量，同时还提供了一个数量级的加速。最后，SLS 2.0的良好候选解决方案，并进一步分析。
2020-08-10 physics.acc-ph physics.comp-ph
A method to specify X-ray mirrors for nanoprobe beamlines
本文提出一种通过约束X射线反射镜参数来实现纳米探针光束线预定设计指标的方法，可明确面形精度要求、避免过度采购，并分析了功率谱密度函数的局限性。
2023-11-27 physics.acc-ph physics.optics
