BEPCII调束及运行总结 (2012 – 2013) 秦 庆 高能所加速器中心 2013-8-2 BEPC-2013
主要内容 本轮运行概述 2012年暑期检修回顾 高能物理取数运行 同步辐射供光运行 机器研究 总结及展望 2013-8-2 BEPC-2013
1. 本轮运行概述 2012年09月10日 开机(直线加速器09月04日开机) 2012年09月15日 同步辐射专用模式用户供光 2012年09月10日 开机(直线加速器09月04日开机) 2012年09月15日 同步辐射专用模式用户供光 2012年11月01日 同步辐射模式供光结束,切换对撞模式, 开始调束及机器研究 2012年12月14日 开始高能物理实验 2013年06月06日 高能物理实验结束,切换同步辐射模式 2012年06月09日 同步辐射专用模式供光运行 2012年07月19日 停机 2013-8-2 BEPC-2013
院重大维修改造专项—直线加速器升能(具备验收条件) 2. 2012年暑期检修回顾 院重大维修改造专项—直线加速器升能(具备验收条件) 具备正电子2.3GeV全能量注入条件 2013-8-2 BEPC-2013
院重大科技基础设施维修改造项目 北京同步辐射装置兼用模式性能提高 兼用模式束流稳定性提升 稳定性提升是兼用高效稳定运行前提。针对运行中束流轨道稳定性较差、注入效率较低、异常丢束问题,从储存环实现高精度束流位置测量和轨道校正、提高磁铁电源稳定度及实现电源在线快速巡检功能、完善同步光位置监测及反馈这三个方面进行改进。 束测项目实施进展:电子学样机完成实验室测试 样机实物如下: 样机与原电子学实验室测试结果对比: 电子学 逐圈测量分辨率 闭轨测量分辨率 流强依赖性 原电子学 10微米 1微米 20微米 新样机 0.6微米 10纳米 0.7微米 2013-8-2 BEPC-2013
院重大科技基础设施维修改造项目 北京同步辐射装置兼用模式性能提高 BEPCII电源稳定度监测快速采集系统进展 NI系统测试 隔离变送器实验室测试 选择全部96通道进行采样,采样速率可以达到3kHz 2013-8-2 BEPC-2013
3. 高能物理取数运行(2012.12–2013.06) 正式为高能物理实验供束运行173天; 因Y(4260)、Y(4360)的初步分析结果发现带电类-粲偶 素结构Zc(3900),故3月初起更改高能物理实验计划; 圆满完成高能物理实验(Y(4260),Y(4360)及其各自 lineshape取数,Non-DDbar取数,等,超过10个不同 能量点),完成积分亮度~2.9fb-1; 同步辐射兼用模式同时运行,为兼用模式用户供光; 高能物理取数过程中,适当安排加速器机器研究,创 造亮度新高(L = 7.08×1032cm−2s−1@1.89 GeV) 2013-8-2 BEPC-2013
本轮积分亮度 2013-8-2 BEPC-2013
每周获取的积分亮度(12.12 – 13.06) 2013-8-2 BEPC-2013
Y(4260) 取数运行 4个月获取 ~2.2fb-1事例((1 + 3)月,分阶段运行) 取数中达到的亮度: 6.28×1032cm-2s-1@568mA*585mA 166pb-1/周,28.9pb-1/天,15.4pb-1/班 y = 0.04 @ 450mA * 450mA 亮点 直线加速器逐步稳定运行 储存环采用小发射度模式,同样流强比大发射度模式亮度提高,束 束作用参数逐步提高 取数效率较前三年提高 物理数据本底干净,质量较高 2013-8-2 BEPC-2013
本年度注入速率稳步增长 原因: 直线加速器束流稳定性大幅提高 正电子注入速率稳步增长! 较快诊断束流纵向/时间漂移(源间时序变化)并恢复 横向稳定性提高 — 多台磁铁/电源紧固 次谐波聚束器稳定性提高 直线加速器束流稳定性大幅提高 正电子注入速率稳步增长! 2013-8-2 BEPC-2013
正电子注入速率 2011.03-06 70mA/min 50mA/min 2012.03-06 70mA/min 50mA/min 2013-8-2 BEPC-2013 2013.03-06
亮度提高和优化之各项措施 采用小发射度/动量压缩因子(ε/αp)模式 优化六极铁强度搭配,减小非线性效应 同样能量下,束团横向尺寸减小 束团长度减小,σl /βy* 减小,降低hourglass效应 优化六极铁强度搭配,减小非线性效应 优化注入pattern、单束团亮度,同时优化探测器本底 优化工作点、束流闭轨,耦合等 优化反馈系统,高频各参数,等。 2013-8-2 BEPC-2013
小发射度模式成功运行在储存环对撞取数中 2012年12月 – 13年2月,采用原大发射度模式取数 2013年3月 – 6月,采用小发射度模式运行 主要参数 大 ε/αp 模式 小 ε/αp 模式 横向振荡频率 6.507/5.57 7.505/5.575 对撞点x/y (m) 1.0/0.015 校正色品 (x/y) 0.16/1.97 0.4/0.6 水平自然发射(nmrad)@1.89GeV 158 98 纵向振荡频率 @Vrf = 1.5MV 0.0348 0.0291 动量压缩因子 0.0237 0.0170 自然束长 (cm) 1.36 1.16 2013-8-2 BEPC-2013
亮度优化过程(亮度及对撞流强) “Green” Luminosity! 2013-8-2 BEPC-2013
Y(4260)取数过程中对撞亮度优化及ξy提高 Designedξy=0.04 2013-8-2 BEPC-2013
Y(4360) 取数运行 1个月获取 ~0.6fb-1事例,采用小发射度模式运行 取数中达到的亮度: 5.95×1032cm-2s-1@529mA*542mA y = 0.038 @ L=4.81E32&396mA*405mA 148pb-1/周,27pb-1/天 春节期间稳定高效运行 2013-8-2 BEPC-2013
高能物理取数运行中的主要问题 1)未知原因丢束 刚对撞后,若干分钟内丢束 对撞过程中,某一束流丢失 注入过程中某一束丢失 原因:高频?束流反馈?束流不稳定性?其他? 2013-8-2 BEPC-2013
高频、束测人员建立数据快速采集系统,分析丢 束前后束流及可能引起丢束的相关系统数据,进 行分析,对丢束进行诊断 其他如电源/控制、低温、磁铁等,都比较容易找 到原因 还发生几次因同一四极铁故障而导致束流丢失在 对撞区超导四极铁上,致使超导铁失超 需要进一步完善未知原因丢束诊断,减少丢束 2013-8-2 BEPC-2013
2)亮度恢复较慢 改变能量后,对撞亮度需要较长时间才能恢复 对部分束流参数太敏感。束流参数发生变化,即使参数调回原值,亮度仍然下降 2013-8-2 BEPC-2013
3)谱仪/束流噪声问题 12.12.25日发生在白班第二次注入(50束团分布),重复 噪声来源于正电子束流,当流强超过320mA时 与此前发生的噪声问题不同,且无法消除噪声 检查可能引起噪声的正电子环元件,如DCCT的屏蔽等 最终发现与束团间距相关! 增加束团数目运行,噪声消失 初次发生噪声 降低流强 停机检查 Run with 8ns bunch spacing! 2013-8-2 BEPC-2013
2013-8-2 BEPC-2013 2013.03.10 – 06.03
4. 同步辐射专用模式运行 两轮共计87天专用模式供光运行 两轮供光分别完成 310 和 275 个研究课题; — 2012.09.15 – 10.31(47天) — 2012.06.09 – 07.18(40天) 两轮供光分别完成 310 和 275 个研究课题; 用户分别来自 103 和 110 个研究机构; 供光运行稳定,束流轨道稳定; 因供光初期的直线K1速调管更换及供光后期的储 存环电源故障,导致总体故障率较以往高。 2013-8-2 BEPC-2013
本年度两轮同步辐射专用模式运行效率 — 2012.09 – 10: — 2013.06 – 07: Availability = 96.1%, MTBF=35.9hr,MDT=1.4hr — 2013.06 – 07: Availability = 92.3%, MTBF=33.4hr,MDT=2.9hr 2013-8-2 BEPC-2013
2013-8-2 BEPC-2013 2013.06.09:08:00 – 07.19:08:00
同步辐射专用模式运行中的问题 注入不齐— BCM?不稳定性? 横向不稳定性,经常需要调反馈系统相位 —工作点(接近 1/3共振线)?增加色品? 调整模式? 更多束团 — 模式问题?工作点? 寿命问题! 2013-8-2 BEPC-2013
5. 机器研究 专门机时(40天,2012.11.01 – 12.09) 亮度 调试 亮度 调试 恢复机器 40个束团369mA×371mA,亮度3.23E32 L= 8.1E30 @ 9.2mA×9.2mA 60个束团496mA×496mA,亮度4.44E32 L= 7.4E30 @ 8.3mA×8.3mA 60个束团550mA×550mA,亮度4.60E32 L= 7.7E30 @ 9.2mA×9.2mA 60个束团574mA×572mA,亮度4.72E32 L= 7.9E30 @ 9.6mA×9.6mA 最大 xy = 0.032@9.6mA*9.6mA 2013-8-2 BEPC-2013
本轮机器研究特点:高故障率 在有效的机器研究时间里,除了亮度优化外,还针对BER的optics校正、BER的注入剂量、BER和BPR注入频繁丢束、BER异常寿命和暗电流随工作点关系以及BER异常高次模源投入了大量的时间。 2013-8-2 BEPC-2013
机器研究的结果,为高能物理取数运行打下良好基础。 机器研究结果 处理各种硬件故障(低温,注入kicker,等) 各硬件系统恢复正常工作状态(真空,高频,束测,等) 优化单束团对撞亮度(@1.89GeV),为亮度调试打下基础 尝试新的储存环对撞模式(小发射度),包括注入、优化、校正参数、对撞调试、硬件“磨合”等 机器研究的结果,为高能物理取数运行打下良好基础。 2013-8-2 BEPC-2013
2013年高能物理取数运行中机器研究 调试小ε/αp模式(优化亮度,本底)并正式在1月份以后的取数运行中应用; 机器状态好时,在1.89GeV能量调亮度,并获得新的对撞亮度纪录7.08×1032cm-2s-1 Lpeak = 7.081032cm-2s-1 2013-8-2 BEPC-2013
对撞亮度与束束作用参数,ξy,max = 0.042 2013-8-2 BEPC-2013
其他机器研究 直线加速器,注入相关研究 加速器物理(束束作用,束长测量,本底,多束团,等) 高频相关,丢束诊断 束测相关 低温相关 同步辐射专用模式稳定性研究(束流寿命,等) 2013-8-2 BEPC-2013
6. 总结及展望 高能物理取数,稳定运行,注入效率逐渐提高, 对撞亮度逐渐提高,取数中束束作用参数超过 0.04,优质、大量的数据导致新的物理发现; 加速器机器研究中,获得新的对撞亮度纪录; 各种丢束是困扰我们的主要问题,多种诊断手段 逐步完善,但仍需深入分析、研究; 同步辐射专用模式稳定供光,但“头尾”故障较多; 兼用模式运行稳定。 2013-8-2 BEPC-2013
Peak beam-beam parameter 不同束流能量下得峰值对撞亮度 Beam energy Peak luminosity Peak beam-beam parameter 1.89 GeV 7.08 E32 /cm^2/s 0.035, 0.042@70mA 1.55 GeV 2.92 E32 /cm^2/s 0.028 1.84 GeV 5.07 E32 /cm^2/s 0.031 2.01 GeV 6.50 E32 /cm^2/s 0.032 2.13 GeV 6.28 E32 /cm^2/s 0.035, 0.04@450mA 2.18 GeV 5.37 E32/cm^2/s 0.037 1.89GeV时对 撞亮度和流强 2013-8-2 BEPC-2013
2011年的亮度提高计划: 2013-8-2 BEPC-2013
2013年: 7.0 2013 2013-8-2 BEPC-2013
认真总结、深入研究本轮对撞运行及研究结果, 分析亮度影响因素,更好地优化亮度,提高效率 合理安排机器研究时间,做好取数计划、机器研 究计划; 认真做好暑期检修工作,为下一轮运行做好准备; 再接再厉,为进一步提高峰值亮度,提高运行效 率,再做贡献! 2013-8-2 BEPC-2013
感谢所有运行人员的努力, 感谢高能所对BEPCII运行的支持! 谢 谢! 2013-8-2 BEPC-2013