强激光与粒子束

作者：吴官健, 王磊, 王冠文, 史晓蕾, 翟心哲, 陈锦晖,

关键词：CEPC, 注入引出, 离轴注入, 快脉冲冲击磁铁, 分布参数型冲击磁铁,

环形正负电子对撞机（CEPC）是一台周长100 km，最高能量为120 GeV的双环对撞机。为了满足不同能量粒子从增强器注入到对撞环，针对W和Z能量模式设计了对撞环离轴注入系统，用于实现束流的累积。为了提高注入效率，兼容不同注入能量，不同束流填充模式，同时尽可能减少注入过程中冲击磁铁对其它束团的扰动，要求对撞环离轴注入冲击磁铁系统是一个上升时间和下降时间小于200 ns，脉冲底宽调节范围为440～2420 ns的梯形波脉冲放电系统。和常见的集中参数型冲击磁铁相比，分布参数型冲击磁铁具有更优越的动态响应特性，适合产生一个前沿更加陡峭、波形更为理想的梯形波脉冲。根据CEPC的束流注入物理需求，完成了一台分布参数型冲击磁铁的物理设计和结构设计，并采用了PSpice和Opera程序进行模拟仿真。设计结果表明：冲击磁铁由26级LC单元结构叠装而成，磁铁总长为1018 mm，磁有效长度为942 mm；在−20，20 mm磁铁孔径内，磁场强度为0.042 1 T，磁场均匀性优于±0.2%；冲击磁铁系统总上升时间（10%～90%）为193 ns，下降时间（90%～10%）为191 ns。理论分析、PSpice程序和Opera程序模拟均验证了磁铁设计方案的可行性。

来源：2023年第5期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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