Development of Optics Measurement Methods for Circular Accelerators

Abstract

Im Gebiet der Korrektur linearer Optik in Ringbeschleunigern wurde in den letzten Jahren beachtenswerter Fortschritt gemacht. Die Genauigkeit und Richtigkeit der Messung und Korrektur von Maschinenparametern wurde immer weiter verbessert. Die Entwicklung von Beschleunigertechnologie hält jedoch nicht still und die Einführung von Lichtquellen der nächsten Generation und Design und Bau von neuartigen Beschleunigern und Zukunftsprojekten erfordern neue, fortschrittliche Messmethoden. Diese Arbeit stellt die Weiterentwicklung und Verbesserung von drei unterschiedlichen Optikmessmethoden vor. Die erste Methode ist eine genauere und schnellere Messung der 𝛽-Funktion, einem Optikparameter, der eine direkte Messgröße für die Fukussiereigenschaften an einem beliebigen Punkt im Beschleuniger darstellt. Aus Gründen des Schutzes und der Leistungsfähigkeit der Maschine sind gewisse Anforderungen an die Fokussierung gegeben. Die hier vorgestellte Messmethode baut auf einer vorangehenden Verbesserung der klassischen Methode zur Messung der 𝛽-Funktion auf und liefert eine bessere Genauigkeit und kürzere Berechnungszeiten. Die zweite Methode ist eine neue lokale Observable für lineare Maschinenfehler, die dazu benutzt werden kann, starke Fehlerquellen zu erkennen, wodurch eine dedizierte Korrektur gezielt durchgeführt werden kann. Außerdem ist sie unabhängig von der genauen Maschinenkonfiguration, wodurch die Notwendigkeit der Messung jeder einzelnen Zwischenkonfiguration entfällt. Die letzte Methode bietet eine neue Beschreibung des Effekts der getriebenen Schwingung der Teilchen auf die Messung der linearen transversalen Kopplung. Die Weiterentwicklungen im Bereich der linearen Strahloptikmessung, die in dieser Arbeit vorgestellt werden, erleichtern bereits den Betrieb des LHC und Maschinenentwicklungsstudien und sind Teil der Vorbereitungen für den zukünftigen Betrieb des LHCs und anderer Beschleuniger.