合肥红外自由电子激光装置是一台专用于能源化学研究的用户装置,利用一个最高电子能量为60 MeV的S波段直线加速器驱动中红外和远红外两个自由电子激光振荡器,分别产生波长范围为2.5~50 μm和40~200 μm的红外激光。两个振荡器产生的激光经同一条光束线被传输至实验大厅内的五个实验站。中红外振荡器于2019年调试出光,并于2020年11月达到任务指标。介绍了合肥红外振荡器的自由电子激光装置及其调试进展,重点介绍了中红外振荡器辐射的激光性能。

为充分了解用于金刚石放大光阴极电子枪中的金刚石薄膜对初级电子束流强的放大特性及与其他因素的关系, 利用VSIM软件的PIC模块对金刚石放大电子束流强的物理特性进行了数值模拟, 结果给出了电子束流强的最大放大倍数与初级电子束能量、金刚石薄膜内部场强及金刚石薄膜厚度等因素的定量关系。模拟结果显示, 选择合适的初级电子束能量和金刚石薄膜内部场强, 电子束流强的最大放大倍数可以达到两个数量级。

为精确地测量合肥电子储存环电子束的能量，建立了一套束流损失的测量装置，选择了一款对低能光子探测效率高的塑料闪烁体探测器，根据测量到的束流损失信号研制了一套数字化的信号处理电路，并进行了实际测量。测量结果表明该束流损失测量系统能够精确、灵敏地反映出束流损失的变化，可以用于自旋共振退极化法标定电子束能量的实验；并介绍了自旋共振退极化法的测量原理及依据的理论基础。

在合肥光源(HLS)升级改造中，为了增强注入器的束流位置检测器(BPM)系统的整体性能，采用单次通过数字束流位置处理器(Libera Brilliance Single Pass)构成信号处理系统。首先对Libera Brilliance Single Pass进行了离线的性能测试，然后用它对条带BPM进行实验台标定，最后在合肥光源现有200 MeV直线加速器上进行了在线测试。结果显示其离线分辨力为4~17 μm，优于原有对数比处理系统。在线水平和垂直分辨力分别好于26 μm和19 μm，优于原有系统的58 μm和33 μm。

介绍了一种获得准等时性储存环的方案，即调节Lattice参数，在色散段引入负色散函数从而降低线性滑相因子，获得短束团。根据此方案设计了用于相干太赫兹光源的准等时性储存环，结果给出了线形光学函数曲线以及粒子的动力学孔径，表明了通过调节四极铁参数可以达到降低束团长度获得准等时性储存环的目的。还设计了用于准等时性储存环弯铁处的真空室的3维模型，并对其类腔体部分的本征模进行了计算，得到特性阻抗与品质因数的比值在10-3量级以下，表明类腔体部分对束流的影响很小。

束流寿命是衡量储存环性能的重要参数，直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源(HLS)，托歇克(Touschek)寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命，需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念，说明了Touschek效应的原理和机制，利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用，通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号，然后将信号经过放大甄别和符合处理后，用计数器测量了计数率。结果表明：由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在，且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。

由于存在各种非理想因素,束流在储存环中的闭轨会发生畸变。对束流闭轨畸变进行校正的方法较多,目前合肥光源(HLS)采用奇异值分解(SVD)法进行束流闭轨的全环校正和反馈。针对SVD法不足之处,采用约束线性最小二乘法(CLLS)来改进HLS束流闭轨的全环校正和反馈。介绍了束流闭轨畸变校正的理论,着重介绍应用CLLS对HLS储存环束流闭轨畸变进行全环校正和反馈,并给出运行结果。结果显示,利用CLLS后,HLS敏感实验线站的束流轨道稳定性和重复性得到明显改善。

根据同步光与储存环中的束流信号具有相同的时间结构的原理,测量同步光脉冲的半高全宽值可以计算出束团的长度。根据合肥光源的特点和实际需要,选择快速光电接收器搭配高速高带宽示波器作为在线测量束团长度和纵向分布等的主要手段。对单束团模式下束团长度随流强和高频腔腔压的变化趋势进行了测量。测量结果表明:束团长度与腔压的0.3次方成反比,比理论值0.5小;而束团长度随流强的增长率为2.0 ps/mA。通过测量纵向量子寿命进行了能散随流强变化的间接测量,结果表明,束团的拉伸是能散变化和势阱效应共同作用的结果。

针对特定实验站调整光源点位置的要求,设计了合肥光源储存环束流闭轨局部调整和校正系统,介绍了该系统的工作原理、硬件组成、软件设计及运行结果,设计要求束流闭轨局部调整的最大幅度为1~2 mm,水平方向和垂直方向其余闭轨畸变均方根分别小于50和30 μm。校正系统采用轨道设定法作为束流闭轨局部调整和校正算法,由束流轨道测量系统、校正铁系统和控制系统组成。运行结果显示:水平和垂直方向分别调节2.0和1.5 mm,水平方向和垂直方向其余闭轨畸变均方根分别为45.14和27.62 μm。

束流位置监测器可以用来进行发射度的非拦截测量,且不受束流分布的影响.对从条带BPM电极中引出的信号经过对数比检波模块处理,得出了一种对数比处理方法来提取束流的四极分量,并推导出一种同时利用差比和处理方法和对数比处理方法的混合提取方法来提取四极分量.对这些方法进行了数值模拟计算和比较,结果表明:混合提取方法效果最佳,对数比处理方法优于差比和处理方法.利用提取出的四极分量,通过多次改变四极铁的电流计算出束流的发射度.