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1、电子储存环物理第八节课： 束流寿命,5 束流寿命,5.1 束流的量子寿命 横向、纵向 5.2 束流的真空寿命 5.3 束流的托歇克(Touschek)寿命,回顾,束团半宽度,束团半高度,束团半长度,在的尺寸内包含了约68%的电子数目！,5 束流寿命,束流寿命的定义,直观来说，束流寿命就是电子束流在储存环中保存的时间 定量描述：束流寿命是电子数目损失到其初始数目一定比例所需的时间（1/2寿命或1/e寿命），通常所讲的束流寿命指的是1/e寿命(1/2.718)。,本章只考虑单束团情况不考虑多束团效应 不考虑对寿命影响非常剧烈迅速的情况 只考虑对寿命影响相对比较平缓的情况 且这个影响的分布在时间上是
2、随机的,若不同的效应之间没有相关性，则它们各自导致的粒子损失可以用相似的方法分别定义，总的束流寿命可以通过将各个部分的贡献求和得到,孔径,没有孔径束团变大、变长不会丢失 孔径是对束团中电子一个限制 孔径由所有的效应共同决定 孔径并非意味着一个真实的物理存在的孔径限制 孔径有横向与纵向区别 横向动力学孔径（可以保持稳定运动的粒子横向振荡的最大振幅） 纵向相空间大小,横向的孔径,真空室尺寸物理孔径 线性结果得到的孔径 由于非线性磁场（如六极场等），激发振荡的幅度，使稳定幅度小于真空室物理尺寸。 动力学孔径，通常动力学孔径要大于物理孔径 电子是依旧损失在物理孔径上面的,纵向的孔径,RF的接受度 电子
3、相位不在相稳定区内，必然会丢失 动量接受度的动力学孔径 有动量偏差的电子动力学孔径会很大程度地缩小,通常把束流寿命看做一个常数，但事实上，大多数储存环中束流寿命是依赖于流强的； 目前， Touschek效应是多数储存环束流寿命的主要贡献，而Touschek效应导致的电子损失随着流强降低而减少，因此束流寿命相应增加； 另外，高流强时的同步辐射导致真空室更高的气体解析出来，从而提高了真空室内的气体压力，导致电子与气体之间的碰撞损失增加，同时也具有更强的离子俘获效应，这些都会降低束流寿命 但只要束流流强的变化不是太大、太剧烈，将寿命作为一个常数处理是合理的，所以被广泛采用,在电子储存环中任一方位s上
4、电子的径向分布具有高斯分布的形式,显然要计算q就要推导单位时间内电子的损失率！,x到x+dx之间的电子数目为：,x到x+dx之间的电子数目为：,x到x+dx之间、x到x+dx之间的电子数目为：,g(A)为电子随A的分布，则振幅A到A+dA之间的电子数为,推导单位时间内电子的损失率,W为振荡的有效能量的度量,h(W)为电子随W的分布，则W到W+dW之间的电子数为,推导单位时间内电子的损失率,横向振荡的量子寿命估算,量子寿命估算为：,粗略来说，量子涨落的“驰豫时间”（电子得到一个新的分布的时间）等于径向阻尼时间常数，在每个阻尼时间内损失的电子数目是理想分布中能量大于临界能量的电子数目。因此单位时间
5、内电子的损失为：,单位时间内电子的损失率,横向振荡的量子寿命足够精确的公式推导,对于任何电子，由于辐射阻尼:,假设没有真实空室限制：,有真空室限制：,与前面估算差一个系数。 两者差别可要认为驰豫时间被这个因子减小了。 这是由于对于短时间内统计来说，尾部的电子与主体部分电子相比，较大的涨落将占用更多的阻尼时间部分。,能散对横向振荡水平量子寿命影响,前面讨论的 事实上是 对束团尺寸也有贡献，两个阻尼时间相差约为1倍。 所以计算时可以取 为真实束团尺寸， 为 和 之间的一个数，给出估算 也可取 和 中的最小值，给出一个保守的估计结果,垂直方向的量子寿命,垂直方向的结果类似 没有能散的影响,或写成:,
6、合肥HLS,弹性散射 散射的粒子被描述为弹性,如果在这一过程中初级电子丧失了微量能量。电子方向可能改变，但其能源基本上仍是相同的。碰撞过程中两粒子间只有动能的交换，粒子类型、其内部运动状态和数目并无变化，则称为弹性散射或弹性碰撞。 否则为非弹性散射。,散射截面scatteringcrosssection 描述微观粒子散射概率的一种物理量。又称碰撞截面，简称截面。一种运动中的粒子碰撞另一种静止粒子时，如果在单位时间内通过垂直于运动方向单位面积上的运动粒子数为1，静止粒子数也是1，则单位时间发生碰撞的概率称为碰撞截面，截面的量纲与面积的量纲相同，单位是靶恩，1靶恩10-28米2。如果碰撞为弹性散射，相应的截面称为弹性截面，如果碰撞为非弹性散射，相应的截面称为非弹性截面。根据粒子散射截面的分析可获得许多有关粒子的信息。,这个效应是1963年法意学者在意大利250MeV正负电子对撞机ADA上发现的，Touschek对其机制解释而命名。,Touschek效应是当今同步辐射源亮度的一个限制因素。,横向动量纵向动量！,作业,论述储存环中对束流寿命的限制因素。,