مدهای مرتبه بالاتر کاواک 100 مگاهرتز چشمه نور ایران و خطرات ناپایدارسازی باریکه الکترونی

افزایش جریان، طول عمر و کیفیت مشخصات دینامیکی باریکه الکترونی ذخیره شده در حلقه انبارش، از اهداف مهم سنکروترون‌ ها هستند. از پدیده‌ های تاثیرگذار بر روی کیفیت باریکه، اثرات ناپایدارکننده‌ ی طولی و عرضی است که با افزایش جریان بیش‌تر می‌ شود. ناپایداری طولی در کاواک‌ های بسامد رادیویی، به دلیل بزرگ بودن ضریب کیفیت مدهای مرتبه بالاتر آن‌ها بیش‌ترین تاثیر را دارد. در اثر این مدها، یک خوشه الکترونی بر روی خوشه‌ های الکترونی بعدی اثر کرده و دارای برد بلند هستند. ناپایداری‌های‌ طولی باعث افزایش پراکندگی طیف انرژی و از دست رفتن بخشی از جریان و کاهش شدت تابش خروجی می‌ شود. با توجه به جریان 400 میلی ‌آمپری و امیتنس 270 پیکومتری در فاز نهایی راه‌اندازی پروژه، ارزیابی مدهای مرتبه بالاتر و شناسایی مدهایی با بیش‌ترین میزان تاثیرگذاری حایز اهمیت است. مطالعات شبیه‌ سازی صورت گرفته با استفاده از نرم‌افزار cst studio suit نشان می‌ دهد که در کاواک بسامد رادیویی 100 مگاهرتز این پروژه، 13 مد تک قطبی تا فرکانس 1500 مگاهرتز وجود دارد. هفت مد خطرناک بوده و دو مد در فرکانس ‌های 624.67 و 1432.55 مگاهرتز و با امپدانس شانت‌ های 70.8 و 115 کیلو اهم، بسیار تاثیرگذار بوده و در همه فازهای راه‌اندازی باید با آن ‌ها مقابله کرد.

Higher order modes of 100 MHz RF cavities and their effect on beam instabilities in the storage ring of Iranian Light Source Facility (ILSF)

Increasing the current, beam lifetime and, the quality of dynamic properties of the stored electron beam in the storage ring are the important purposes of synchrotrons. One of the phenomena affecting the beam quality is the longitudinal and transverse instabilities that increase as the beam current increases. Longitudinal instability in radiofrequency cavities has the greatest impact due to the highquality factor of their higher order modes. As a result of these modes, one electron bunch affects the next one and it has a longrange nature. Longitudinal instabilities increase the energy spread and lead to loss of the beam current and reduce the intensity of the output synchrotron radiation. Considering the current and emittance of the Iranian light source which is 400 mA and 270 picometerradian in the final phase of project, it is important to evaluate the higher order modes and identify the most effective ones. Simulation studies using CST Studio Suit software show that there are 13 monopole modes up to 1500 MHz in the project’s 100 MHz radio frequency cavity. Seven modes are dangerous, and two modes at frequencies of 624.67 and 1432.55 MHz, with shunt impedances of 70.8 and 115 kHz, are very effective and must be dealt with in all phases of commissioning.