Lattice optimization and nonlinear beam dynamical studies on SESAME and SOLEIL storage rings

par Maher Attal

Thèse de doctorat en Physique des accélérateurs

Sous la direction de Abderrahmane Tadjeddine.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les méthodes employées pour optimiser les sources de rayonnement synchroton sont discutées et utilisées pour le design de la future maille de l’anneau de stockage de SESAME. La stratégie adoptée pour l’optimisation linéaire et non-linéaire a conduit à l’obtention de grandes ouvertures dynamiques, ce qui garantira théoriquement une bonne efficacité d’injection et une bonne duré de vie. Il a été aussi montré dans cette thèse l’importance et la nécessité d’inclure les dimensions de la chambre à vide dans les calculs de l’ouverture dynamique lors de l’optimisation non-linéaire de la maille de SESAME. En effet, des résonances destructives n’ont pu être mises en évidence lors du calcul de l’ouverture dynamique sans chambre à vide. Cette étude a été corroborée en utilisant de façon exhaustive l’analyse en fréquence (FMA). Une nouvelle méthode a été adoptée pour la réduction du premier ordre du momentum compaction factor (α1) tout en gardant une émittance faible. Cette technique a été appliquée théoriquement et expérimentalement avec succès sur l’anneau de stockage de SOLEIL. Le but étant d’obtenir des parquets très courts. Le rayonnement cohérent (CSR) provenant de la ligne IR, AILES, de SOLEIL a pu être observé pas loin du domaine du THz. Pendant l’une de ces expériences, trois faisceaux distincts ont pu être stockés de façon simultanée. C’est pour la première fois qu’une observation de ce type a pu être faite. Une analyse utilisant un développement théorique jusqu’au troisième ordre du momentum compaction factor a permis d’expliquer les conditions d’apparition de ces trois faisceaux. La dernière partie de cette thèse concerne l’installation, les tests de réhabilitation de l’ancien Microtron de BESSY 1 comme pré-injecteur pour la machine de SESAME.

  • Titre traduit

    Lattice optimization and nonlinear beam dynamics studies on sesame and soleil storage rings


  • Résumé

    Some aspects in designing a lattice for synchrotron light sources have been discussed and used to design the future lattice for SESAME storage ring. The adopted strategy for the linear and nonlinear optimization resulted in large dynamic apertures which guarantees good injection efficiency and beam lifetime. It has been shown that including the vacuum chamber in the dynamic aperture calculations was a necessary tool in the nonlinear optimization of SESAME lattice since it was possible to see inner destructive nonlinearities wich couldn’t be seen in case of absolute dynamic aperture calculations. This idea has been supported by the Frequency Map Analysis (FMA) method. A new method has been adopted to reduce the first order momentum compaction factor (α1) keeping a low emittance. This technique has been applied to SOLEIL machine to have extremely short bunches theoretically and experimentally. The Coherent Synchrotron Radiation (CSR) from the infrared beam line AILES could be observed in the Tera Hertz region. During one of these experiments three beams have been stored simultaneously in the storage ring. It is, to our knowledge, the first observation of such event. A trial to explain this event is done by deriving analytical formulas to evaluate α1, α2 and α3 experimentally. An experience is shown in rehabilitating the old BESSY I Microtron in order to be used as a pre-injector for SESALME machine.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (V-154 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 152-154

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