高能光源(HEPS)要求束流轨道稳定性达到0.1 μm。束流位置探测器系统(BPM)作为储存环的重要系统，其测量数据在监测和实现束流轨道稳定中具有重要作用，需要具有长期稳定性。为抑制由于机械振动、环境温度变化导致的机械形变等对BPM探头机械稳定性的影响，需为BPM探头设计独立稳定的支撑系统，使其具有较高的固有频率、较小的振动放大比和较小的温度形变。本文首先考虑温度形变，选取具有良好温度稳定性的Invar36合金作为支架的主体结构材料；为加工及安装方便，杆板结构选作支架模型，通过仿真测试寻找最优结构；利用ANSYS软件中拓扑优化寻找限制空间内实现最大固有频率的模型结构，为支架设计做指导；加工支架实物，并在实验室测量。支架实验室测量结果与仿真结果进行比较，进而优化安装方式。在四种安装方式下对支架进行测试，为支架在光源实地安装提供参考。

粒子加速器由于受地基振动、环境温度、热效应等因素的影响，导致束流位置探头(BPM)所在真空盒的机械中心相对四极铁磁中心的漂移较大，因此很难提高束流轨道的绝对测量精度。探索利用电容式探头实时检测该漂移量的方法。首先分析了电容式探头的测量原理，并设计了轨道振动同步诊断方案，然后设计了专用探头，并利用数据采集设备对探头的线性度、精度和频率响应进行实验室测试。结果显示电容式探头能检测到2 μm的相对位移，且可有效检测300 Hz以下的振动频率，可用于束流轨道与相关环境参数的同步诊断。

环境温度是影响电子束流轨道稳定性的重要因素之一,国内外大多数加速器实验室为此都建立了较为完备的环境温度监测系统和恒温空调系统.合肥光源(HLS)是第二代光源,全环闭合轨道垂直方向上要求稳定在100μm以内.为定量研究和分析环境温度对合肥光源的电子束流轨道的影响,建立了环境温度监测系统.着重介绍了环境温度监测系统的组成、辐射干扰问题以及数据分析方法.数据分析结果表明:环境温度与束流位置之间具有较强的相关性,垂直方向环境温度每变化1 ℃,束流位置变化10～20 μm.

闭轨畸变对合肥同步光源的束流质量产生负面影响,因此必须对闭轨畸变进行校正.本文介绍了基于MATLAB的合肥光源储存环束流轨道校正系统的工作原理、开发过程及测试结果.该系统由束流轨道测量系统、校正铁系统和控制系统组成,基于MATLAB开发的束流轨道校正程序运行于操作员界面工作站上.首先对获取的束流轨道数据进行分析和计算,然后通过控制系统改变校正铁电源的电流以改变校正铁磁场强度,从而实现轨道校正.测试结果表明:束流轨道的最大畸变由校正前的4.468 mm下降到校正后的0.299 mm;标准方差(SDEV)由校正前的2.986 mm下降到校正后的0.087 mm.该系统达到了设计目标.

为达到BEPCⅡ直线加速器的设计指标,系统地研究了误差和抖动(Jitter)效应对束流性能的影响.误差效应包括束流的初始偏轴和聚焦透镜偏轴导致的色差效应;束流的初始偏轴和加速结构偏轴导致的尾场效应等.主要的抖动效应包括相位漂移抖动和高频功率源中调制器电压的抖动影响等.确定了在BEPCⅡ直线加速器上对误差和抖动的限制,如来自电子枪的束流的初始偏轴应小于等于0.3 mm,加速结构和聚焦磁铁的安装误差应小于等于0.2 mm,相位漂移抖动误差应小于等于2°,调制器的电压抖动误差应小于等于0.1%.并进一步确认了必须采用相位控制系统和束流轨道校正系统,以抑制这些误差效应的影响,达到正、负电子束流能散度小于等于0.5%和电子束束流发射度小于等于0.25mm·mrad,正电子束束流发射度小于等于1.60 mm·mrad的设计目标.

采用保角变换法推导了直流清洗电极电场的计算公式,分析和研究了合肥光源直流清洗电极电场对束流参数的影响.例如,直流清洗电场存在垂直方向的二极分量将引起闭轨变化,四极分量将产生工作点偏移,六极分量会产生附加校正色品.并给出了一些测量结果.