خطای پریود و خطای شدت میدان و تأثیر آن‌ها بر تابش سینکروترونی آندولاتور: ارزیابی آن در مورد آندولاتور سینکروترون ملی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده‌‌ی فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی

2 پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، طرح چشمه نور ایران

3 پژوهشکده‌ی گداخت، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

چکیده

طراحی و ساخت نمونه­‌ی آزمایشگاهی آندولاتور برای اولین بار در کشور در حال انجام است. آندولاتور، با تولید میدان مغناطیسی با تناوب مکانی و شدت مناسب، سبب حرکت سینوسی الکترون­‌هایی می­‌شود که در راستای محور آن حرکت می­‌کنند و در نتیجه تابش سینکروترونی با ویژگی‌­های خاص تولید می­‌کند. در این مقاله، ابتدا خطای پریود و خطای شدت میدان معرفی، و سپس تأثیر آن­ها بر خواص هارمونیک­‌های تابش سینکروترونی ارزیابی می­‌شوند. خطاهای کاتوره­ای پریود با استفاده از نرم­‌افزار متلب، و شدت میدان تولید شده و به کار رفته بر میدان یک آندولاتور ایده­‌آل و تأثیر آن­‌ها بر شدت قله‌­­ها به کمک کد B2E مطالعه شده است. نتایج نشان می­‌دهند با افزایش هارمونیک­‌ها، تأثیر خطاها به طور قابل توجه‌ی بیش‌­تر می‌­شوند. هم­چنین به طور کلی می‌­توان دریافت که تأثیر خطای شدت میدان از تأثیر خطای پریود میدان بیش‌­تر است. نتایج محاسبات نشان­ می‌­دهد برای رسیدن به شدت بالای 90% در هارمونیک­‌های اول و سوم تابشی، میزان مجاز در خطای شدت میدان و پریود باید به ترتیب کم‌­تر از 1% و 3 درجه، و میزان خطای در اندازه‌­ی شکاف نباید از mm 15±0.2 بیش‌­تر باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Period and Field Intensity Errors and their Effects on the Undulator Synchrotron Radiation: an Investigation for the National Synchrotron Undulator

نویسندگان [English]

  • A RamezaniMoghaddam 1
  • M Lamehi 1
  • J Rahighi 2
  • A Chakhmachi 3
چکیده [English]

The first prototype Iranian undulator is under design and fabrication. The undulator makes a periodic magnetic field which forces the electrons travelling through it to move along the undulator with a sinusoidal motion and radiate synchrotron radiation with specific properties. In this paper, two classes of errors, which are important to consider in the design and fabrication of undulators, so to speak, the period error and field error are introduced. Additionally, their effects on the radiation harmonics were studied. For this purpose, MATLAB software was used to generate pseudo-random errors for the undulator periods and peak fields. Then, the fields were applied to a pure sinusoidal magnetic field, used for calculation of the final harmonics by the B2E code. It was found that with the increase of the number of harmonics, the effects of errors are enhamced. Also, it was found that the effect of the field error is higher than that of the phase error. Finally, it could be concluded that in order to reach %90 of the ideal intensity at the first and third harmonics, the desired errors at the peak field and the period must be less than %0.1 and 3 degree, respectively. Also, the tolerance for the gap value must be no more than 15±0.2 mm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Undulator
  • Period Error
  • Field Error
  • Synchrotron Radiation

[1] Helmut Wiedemann, Particle Accelerator Physics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg )2007(.

 

[2] Pascal Elleaume, Undulators, Wigglers and their Applications, Taylor & Francis (2003).

 

[3] B.M. Kincaid, Random errors in undulators and their effects on the radiation spectrum, JOSA B. 8 (1985) 1294-1306.

 

[4] B. Diviacco, R.P. Walker, The effect of magnetic field errors on the radiation spectrum of ELETTRA undulators, in Proceedings of the 1989 Particle Accelerator Conference, Chicago (1989) 1259-1261.

 

[5] James A. Clarke, The Science and Technology of Undulators and Wigglers, Oxford University Press (2004).

 

[6] P. Kennedy, et al., Statistical variation of FEL performance due to wiggler field errors, Nucl. Instrum. Meth. A 1 (1990) 607-610.

 

[7] B.L. Bobbs, et al. In search of a meaningful field-error specification for wigglers. Nucl. Instrum. Meth. A (1990) 574–578.

 

[8] R.P. Walker, Interference effects in undulator and wiggler radiation sources. Nucl. Instrum. Meth. A (1993) 328-335.

 

[9] Richard P. Walker, Phase errors and their effect on undulator radiation properties, Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams. 16 (2013) 010704.

 

[10] Pascal Elleaume, B2E V 3.3 by ESRF ID Group, (2000).

 

[11] Somjai Chunjarean, HIGH FIELD INSERTION DEVICES FOR LOW ENERGY ELECTRON STORAGE RINGS, PhD thesis, Suranaree University of Technology (2009).

 

[12] S. Chunjarean, et al., A new field correction scheme for superconducting undulators by modification the iron pole geometry, IOP: Supercond. Sci. Technol. 24 (2011) 055013.