12、加速器仪器仪表：原理、应用与测量方法

加速器仪器仪表：原理、应用与测量方法

在加速器的研究和应用中，仪器仪表起着至关重要的作用。本文将详细介绍加速器仪器仪表的相关内容，包括束流位置监测器（BPM）的应用、调谐测量、四极踢和β函数的关系、多圈测量以及外部损失监测器等方面。

1. BPM与“加速器”调谐

BPM在加速器中用于测量束流的位置。通过观察BPM上的感应电荷，我们可以利用两个BPM来确定束流的发射度和动量接受度。在“加速器”模拟中，这里的“加速器”是由96个MR FODO单元组成，束流通过蒙特卡罗技术以高斯分布填充。

在“Accel Q BPM2”应用程序中，可以使用“fft”工具来找到调谐。具体操作步骤如下：
1. 仅跟踪一个粒子，该粒子在x和dx/ds上呈高斯分布。
2. 用户在“EditField”中选择连续样本的数量。
3. 计算得到的调谐和测量得到的调谐会显示在“EditFields”中。

对于96个BPM（每个FODO单元一个），调谐误差较小，约为1%。当BPM数量减少时，Q值的准确性会下降。并且，选择跟踪的粒子的Q值不会有明显变化，这表明调谐与束流位置的相关性较小。

加速器的调谐值存在一定的分布，这是因为束流中的粒子具有有限的动量接受度。不同的动量会导致四极透镜的焦距不同，从而产生不同的调谐值。色度被定义为由于动量偏移Δp/p引起的调谐变化，即Q′ = ΔQ/(Δp/p)。通常，四极色度可以通过六极磁铁来消除，剩余的色度则由偶极子引起。

在“Accel Q Quad Chromo2”应用程序中，可以探索四极效应。具体操作如下：
1. 选择BPM的数量。
2. 从x和dx/ds的高斯分布中选择