Touschek Lifetime Studies and Optimization of the European Synchrotron Radiation Facility: Present and Upgrade Lattice

این پایان نامه مبانی تجربی و نظری علم لیزر الکترون آزاد را تشریح می کند و به عنوان یک مقدمه عالی برای تازه واردان به این رشته جوان عمل می کند. فراتر از آن، به طول عمر پرتوهای الکترونی در منابع نور سنکروترون نسل سوم می پردازد، به ویژه با هدف بهینه سازی آنها در ارتقای ESRF آتی.

طول عمر پرتو الکترونی در یک حلقه ذخیره سازی معیاری است از سرعت تلف شدن الکترون ها، و بنابراین یک پارامتر ضروری است که فرکانس چرخش را تعیین می کند و توان مورد نیاز را تعیین می کند. محدودیت اصلی در طول عمر پرتو در این منابع نور سنکروترون، اثر Touschek است، یعنی پراکندگی واحد بین دو الکترون در یک دسته. در این پایان نامه مدلی ارائه شده است که می تواند طول عمر توشک را پیش بینی کند. این مدل با موفقیت در برابر اندازه‌گیری‌ها آزمایش شده و برای مطالعه تأثیر سایر پارامترها مانند جریان و اندازه محفظه خلاء استفاده می‌شود. نه کم، این امکان را فراهم می کند که تنظیمات آهنرباهای شش قطبی بهینه شود.

This thesis describes the experimental and theoretical basics of free electron laser science, serving as an excellent introduction for newcomers to this young field. Beyond that, it addresses electron-beam lifetimes in third-generation synchrotron light sources, in particular with a view to optimizing them in the forthcoming ESRF upgrade.

The lifetime of the electron beam in a storage ring is a measure of how fast electrons are being lost, and is thus an essential parameter determining the required injection frequency, which in turn affects beam stability and power consumption. The main limitation on the beam lifetime in these synchrotron light sources is the Touschek effect, i.e. the single scattering between two electrons in a bunch. In this thesis a model able to predict the Touschek lifetime is presented. The model is successfully tested against measurements and used to study the influence of other parameters such as current and size of vacuum chamber. Not least, it enables the settings of sextupole magnets to be optimized.