31
1

1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

1 �������������������������������� � � � � � � � � � � � �� � ��� � � � � � � � � � � �� � ��� � � � � � � � � � � �� � ��� � � � � � � � � � � �� � �� � � � �� � � �� � � �� � � �� � � � � � � �� � � �� � � �� � � �� � � � � � � �� � � �� � � �� � � �� � � � � � � �� � � �� � � �� � � �� � � �

� � � � � � � � ���� ����� � � � � � � � ���� ����� � � � � � � � ���� ����� � � � � � � � ���� ����

Page 2: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

2����������� ���������������������� ���������������������� ���������������������� ������������ � � � � � � � � � � � � � � � �� �� � � � � � � � � � � � � � � � �� �� � � � � � � � � � � � � � � � �� �� � � � � � � � � � � � � � � � �� �

�� ��� ��� ��� � ����� �� � � � � � � �� �� � � � � � � �� �� � � � � � � �� �� � � � � � � �

650m240m

JAEA Naka (East)

JAEA Naka (West)6GeV-ERL

5GeV-ERL

KEK

Cornell 5GeV ERL

����������� � � �� � �� ��� �� � � �� � � � � �� �� �

APS infield ERL

APS 7GeV ERL

Page 3: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

3� � �� � � �� � �� � � �� � �� � � �� � �� � � � � �� �� �� � ����� ��� ��� ��� �� � � �� � �� � �� � �

��������� � � �� � � � � � � � � �� � �� ����� ��� � �

��� ��� ���� � � � � �� � ��� � � � � ! ��� "� # ��" �� ���� ��� � � ��

���$ ��" ��% & � � � � � �� � ��'( " ) # � " � * �( � � � + � � ! �

������, ) " - �( � � '. / )

# ! � + �� � �0 '� � 1 �/ % ) + ����� ���" % ��� - # � 2� �" 2" � �� * ��( $ ��

� $ $ ���2/ % ) �� - � ) � �2" � $ �* �3 2" 4 $ � ��� $ $ ���� � � � � � * �2" � $ �* �% 2" 4 $ ���

� $ $ � ��/ � � � � � � * �/ 2" � �$ � * � 5 2) / $ ��� $ $ 6 ��7 / 7 8 , " / " * �/ 2" � $ 6 * ��9 27 . $ 6 �

� $ $ ���" � � � � � �8 �" 2���

. � � ! � � � � � �� $ $ 6 ��/ % ) '2� $ $ 6 ��- � ) �� + � �/ % )� $ $ ���� � � � � � �2� � + ���

� $ $ � ��, " / % # �. / )� $ $ 6 ��- � # 2�. / )

Page 4: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

4� � �� � � �� � �� � � �� � �� � � �� � �� � � � � �� �� �� � ����� ��� ��� ��� �� � � �� � �� � �� � �

��������� � � �� � � � � � � � � �� � �� ����� ��� � �

��� ��� ���� � � � � �� � ��� � � � � ! ��� "� # ��" �� ���� ��� � � ��

���$ ��" ��% & � � � � � �� � ��'( " ) # � " � * �( � � � + � � ! �

������, ) " - �( � � '. / )

# ! � + �� � �0 '� � 1 �/ % ) + ����� ���" % ��� - # � 2� �" 2" � �� * ��( $ ��

� $ $ ���2/ % ) �� - � ) � �2" � $ �* �3 2" 4 $ � ��� $ $ ���� � � � � � * �2" � $ �* �% 2" 4 $ ���

� $ $ � ��/ � � � � � � * �/ 2" � �$ � * � 5 2) / $ ��� $ $ 6 ��7 / 7 8 , " / " * �/ 2" � $ 6 * ��9 27 . $ 6 �

� $ $ ���" � � � � � �8 �" 2���

. � � ! � � � � � �� $ $ 6 ��/ % ) '2� $ $ 6 ��- � ) �� + � �/ % )� $ $ ���� � � � � � �2� � + ���

� $ $ � ��, " / % # �. / )� $ $ 6 ��- � # 2�. / )

Page 5: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

5

������������������������������������

� � � � � � �� � �� �� � � � � � �� � �� �� � � � � � �� � �� �� � � � � � �� � �� � ����� �� � � � �� � � � �� � � � �� � � ���� � �� � � � � � �� � � � �� � �� � ��� �� � � � �� �� � � � � � ��� � � �� � � ��

�: ; < �$ $ � " �= �$ ��: 3� � � � �+ > �? � @ � �? � � � � A �

Page 6: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

6

������������������������������������������������������������������������

� � � � � � �� � �� �� � � � � � �� � �� �� � � � � � �� � �� �� � � � � � �� � �� � ����� �� � � � �� � � � �� � � � �� � � ���� � �� � � � � � �� � � � �� � �� � ��� �� � � � �� �� � � � � � ��� � � �� � � ��

Page 7: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

7����������� ���������������������� ���������������������� ���������������������� �����������! � � � � �� � � ! � � � � �� � � ! � � � � �� � � ! � � � � �� � �

Cornell 5GeV ERL

Page 8: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

8

650m240m

JAEA Naka (East)

JAEA Naka (West)6GeV-ERL

5GeV-ERL

KEK

����������� ���������������������� ���������������������� ���������������������� �����������! � � � � �� " # � # " $ �� �! � � � � �� " # � # " $ �� �! � � � � �� " # � # " $ �� �! � � � � �� " # � # " $ �� � � � �� � �� � �� � �

Cornell 5GeV ERL

Page 9: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

9

650m240m

JAEA Naka (East)

JAEA Naka (West)6GeV-ERL

5GeV-ERL

KEK

����������� ���������������������� ���������������������� ���������������������� �����������! � � � � �� " # � # " $ �� � " �� � ! � � � � �� " # � # " $ �� � " �� � ! � � � � �� " # � # " $ �� � " �� � ! � � � � �� " # � # " $ �� � " �� � � � �� � �� � �� � �

Cornell 5GeV ERL

APS 7GeV ERL

Page 10: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

10

� �� � �� ���� � � � � � � ����� � � � � �� �

�% � �� � �� � � � � � �� ����% � �� � �� � � � � � �� ����% � �� � �� � � � � � �� ����% � �� � �� � � � � � �� ���

ESRF 6GeV@200mA ERL 5GeV@100mA

������������

100fs 2ps16ps

! � � � � �� �� �� � ���� � � � � �� �

ESRF 6GeV@200mA ERL 5GeV@100mA

Page 11: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

11

• �� ���� � �" ��� � �� � �� � � � �� �� � � �� � �

• # � �� �� � � � �� � �� �� � � � � � �� �� � � �� �� � �� � � ��� �� � � � ��� � � �� � ���� �� �� �� �� � � � � � � ��� � � ��� � � �

• � � � �� � � ��� ��" � ��� � �� � �� �� �� � � �� �� � �� � � � � ��$ � �� �� ���� � � � � " �

coherentcoherent

3rd SR

ERL

% � � � ���& ' ' �� ����� �� ���� � � � � " � ���( ) *for same x-rays, or provide coherence for

harder x-rays

� ����� � & � ��� �� % �� � � ! � ' � � � � � �� ����� � & � ��� �� % �� � � ! � ' � � � � � �� ����� � & � ��� �� % �� � � ! � ' � � � � � �� ����� � & � ��� �� % �� � � ! � ' � � � � � �

Page 12: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

12� � � ��� � � � � � ' � �% � �� � �� � � � � � ��� � � � � � ' � �% � �� � �� � � � � � ��� � � � � � ' � �% � �� � �� � � � � � ��� � � � � � ' � �% � �� � �� � � � � �� � �� � �� � � ((((

Page 13: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

13 ) � � � � � � �� * ' � � ' � � � � �� �� � � � �) � � � � � � �� * ' � � ' � � � � �� �� � � � �) � � � � � � �� * ' � � ' � � � � �� �� � � � �) � � � � � � �� * ' � � ' � � � � �� �� � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � �� � � � � � � ����� �� �� ���� �� �� ���� �� �� ���� �� �� ���

Ben Larson (2000), ERL scienceworkshop, Cornelll

3-D Studies of StructureOrientation of crystals andStress and strain in crystals

� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � µµµµ � �� �� �� �

�� � �� � � � � ! "$# %& � � ' � �

(# � !) * �+ �, -+ , & ) . � % ( * /

ERL: smaller area

01 23 45 5 6 47 8 29 8 9 :1 2; 9 7 <>=

? 1 8@ 2A BC C B

Page 14: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

14

+ ������������� ������������������������� ������������������������� ������������������������� ����������������� ����� � �� ������� � � �� ������������ ����� � �� ������� � � �� ������������ ����� � �� ������� � � �� ������������ ����� � �� ������� � � �� ������������ � ���� ���� ��� � �� � ���� ���� ��� � �� � ���� ���� ��� � �� � ���� ���� ��� � ����� � � ������ � � ������ � � ������ � � ��� �� ������ ��� ����� ����� �� �� �� ������ ��� ����� ����� �� �� �� ������ ��� ����� ����� �� �� �� ������ ��� ����� ����� �� ���� � � �������� � � � � ���� �� ��� �� �� ���� � � �������� � � � � ���� �� ��� �� �� ���� � � �������� � � � � ���� �� ��� �� �� ���� � � �������� � � � � ���� �� ��� �� �� �

+ ���������������������������������������� � � � ���� �� ���� � � ���� �� ���� � � ���� �� ���� � � ���� �� ���+ � � ��� � � ������� ��� ��� ��� �� � � ��� � � ������� ��� ��� ��� �� � � ��� � � ������� ��� ��� ��� �� � � ��� � � ������� ��� ��� ��� ��

���� ��� ��� ��� �� �� ����� ��� ��� �� �� ����� ��� ��� �� �� ����� ��� ��� �� �� ��+ �� ��� ��� ��� � ������������ ����� � � ��� � � �� ����� � �� � � ��� � � �� ����� � �� � � ��� � � �� ����� � �� � � ��� � � �� ����� � �+ ! " �# �� � ���� �� � ������ ������� ���� ! " �# �� � ���� �� � ������ ������� ���� ! " �# �� � ���� �� � ������ ������� ���� ! " �# �� � ���� �� � ������ ������� ����

� �� �� ����� ��� ������� � ��� � � �� �� ����� ��� ������� � ��� � � �� �� ����� ��� ������� � ��� � � �� �� ����� ��� ������� � ��� �Parise, Hemley & Mao

� � � ' � � ��� � � * �� � � �� � � ' � � � � ' � ����� � � ��� � � ' � � ��� � � * �� � � �� � � ' � � � � ' � ����� � � ��� � � ' � � ��� � � * �� � � �� � � ' � � � � ' � ����� � � ��� � � ' � � ��� � � * �� � � �� � � ' � � � � ' � ����� � � ��

High Pressure: Materials, Engineering, Geological and Space Sciences.

J. B. Parise, H.- K. Mao, and R. Hemleyat ERL Workshop (2000)

Page 15: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

15

Wang &Zhao, Science, 312 (2006) 1149; Sun et al., Science, 312 (2006) 1199.

� � � ' � � ��� � � � � � �� �� � � � � ' � � ��� � � � � � �� �� � � � � ' � � ��� � � � � � �� �� � � � � ' � � ��� � � � � � �� �� � � �� � � � �� �� �� � � � �� �� �� � � � �� �� �� � � � �� �

Page 16: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

16

• Examples: folding/unfolding of proteins & RNA; assembly of fibers; polymer collapse upon solvent changes; conformational changes upon ligand binding; monomer/multimer association.

• Microfabricated laminar flow cells access microsecond equilibration mixing times.

• Data acquisition entirely limited by source brilliance. The ERL will

extend time scales from present milliseconds to microseconds.

Thanks to Lois Pollack

Cornell Univ.

& � � �� % � ���� � �� � � � � � *& � � �� % � ���� � �� � � � � � *& � � �� % � ���� � �� � � � � � *& � � �� % � ���� � �� � � � � � *�� � � �� � � ' � � � � ' � ' � � �' � � � � � �� ��� � � �� � � ' � � � � ' � ' � � �' � � � � � �� ��� � � �� � � ' � � � � ' � ' � � �' � � � � � �� ��� � � �� � � ' � � � � ' � ' � � �' � � � � � �� �

Page 17: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

17

1. Obtaining good crystals is rate limiting. Easier to obtain microcrystals. Radiation limits crystals to >~(20µm)3.

2. Single image sufficient to determine orientation matrix.

3. Plate microcrystals in random orientations onto ultrathin film support.

4. Scan film w/microbeam, recording diffraction images.

5. ERL microbeam intensity and low divergence allows this to be done with micron-sized crystals.

ERL enables new crystallographic method

?

Structural biology:more flux through microcrystals

Page 18: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

18(1) Challenges for x-ray ERLs

• Production of low emittances + limiting emittance growth(WG1 / WG2)

– Optics in the linac for very different energies (0.01 - 5GeV)– Limit coupler kicks / cavity misalignments– Limit optics errors and adjust fields to radiated energy– Low emittance growth optics similar to light sources

Page 19: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

19 ! � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � *! � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � *! � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � *! � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � *+ � � � � � �� � � � � �� �� � � % � � � � � �+ � � � � � �� � � � � �� �� � � % � � � � � �+ � � � � � �� � � � � �� �� � � % � � � � � �+ � � � � � �� � � � � �� �� � � % � � � � � �

������������������������������������� � �� � �� � �� � � � �� � �� ���� �� � �� ���� �� � �� ���� �� � �� ��� � �� �� �� �

Page 20: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

20 � � �� , � � � � � � � � � � � � � % � � � � � � � � � � � � � � � � �� , � � � � � � � � � � � � � % � � � � � � � � � � � � � � � � �� , � � � � � � � � � � � � � % � � � � � � � � � � � � � � � � �� , � � � � � � � � � � � � � % � � � � � � � � � � � � � �

���������������������� ������������������������ �������������������� ����������

� � ��� ���� ��������� � � �� � � ��� ��� �����

Page 21: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

21� � � � ' � � � � � � �� � ' � � � � � � � �% � �� � � � - � � � .� � � � ' � � � � � � �� � ' � � � � � � � �% � �� � � � - � � � .� � � � ' � � � � � � �� � ' � � � � � � � �% � �� � � � - � � � .� � � � ' � � � � � � �� � ' � � � � � � � �% � �� � � � - � � � .

����

�� ��

��

��

����

��

��

����

��

��

��

����������������

MA.SA.CELLB05.Qua03a

Page 22: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

22(2) Challenges for x-ray ERLs

• Limit energy spread after deceleration, e.g. 5GeV to 10MeV (WG2)

– Accurate time of flight correction, including sextupoles– Limit energy spread from wake fields– Limit energy spread from intra beam scattering (IBS) and

rest gas scattering– Limit energy spread from incoherent / coherent synchrotron

radiation (ISR / CSR)

Page 23: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

23

�3 �2 �1 0 1 2 3t �ps�

�10

�5

0

5

10

p �mc� Phase spacewith �blue�, without �red� CSR

! � � � � � � �� � % �! � � � � � � �� � % �! � � � � � � �� � % �! � � � � � � �� � % �

������������

�������������������� ��� ������� � ����� � �� ������� ��

! ��������������������� ��������� ����" � �� ����������������� ��� ����������������#

Page 24: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

24(3) Challenges for x-ray ERLs

• Beam loss concerns(WG2 / WG4)

– Beam loss from IBS / Tourschek– Rest gas scattering– Disturbance from ions / ion removal– Halo development

Page 25: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

25� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��

, ' ' � �$ �� � ��� �� � �� �� � �� � �� �

Page 26: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

26� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��

& ' ' � �$ �� � ��� �� � �� �� � �� � �� �

, ' ' � �$ �� � ��� �� � �� �� � �� � �� �

Page 27: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

27� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��� � � � � � �� � � �� ��

& ' ' � �$ �� � ��� �� � �� �� � �� � �� �

, ' ' � �$ �� � ��� �� � �� �� � �� � �� �

, ' � �$ �� � ��� �� � �� �� � �� � �� �

Page 28: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

28(4) Challenges for x-ray ERLs

• Superconducting RF challenges(WG 3)

– Phase and amplitude control for very narrow frequency window (10-8)

– Avoid heating / Higher order mode absorption– Limit cooling power

Page 29: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

29

� � ��� � � �� � �, - ���- - ���. � �� � � �/ - ���0 - ���& , �

! � �� � � � � � �� � �% � � �! � �� � � � � � �� � �% � � �! � �� � � � � � �� � �% � � �! � �� � � � � � �� � �% � � �

Page 30: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

30! � �� � � � � � �� � �% � � �! � �� � � � � � �� � �% � � �! � �� � � � � � �� � �% � � �! � �� � � � � � �� � �% � � �

Page 31: 1€¦ · 31 Challenges for x-ray ERLs • Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2) – Limit coupler kicks / cavity misalignments – Limit optics errors

�� �� � ��� � � � � � � � � � � � �� � � � �� � �� �� �� � �� � ��

������������������������������������������������������������������������������������������������

31Challenges for x-ray ERLs

• Production of low emittances + limiting emittance growth (WG1 / WG2)– Limit coupler kicks / cavity misalignments– Limit optics errors and adjust fields to radiated energy– Low emittance growth optics similar to light sources

• Limit energy spread after deceleration, e.g. 5GeV to 10MeV (WG2)– Accurate time of flight correction, including sextupoles– Limit energy spread from wake fields– Limit energy spread from intra beam scattering (IBS) and rest gas scattering– Limit energy spread from incoherent / coherent synchrotron radiation (ISR / CSR)

• Manage user community– Running with different modes, bunch patterns, currents

• Beam stabilization – as stable as rings (WG4)– Limit beam breakup instability (BBU)– Limit beam jitter by feedback– Tolerances

• Beam loss concerns– Beam loss from IBS / Tourschek– Rest gas scattering– Disturbance from ions / ion removal– Halo development

• Superconducting RF challenges (WG 3)– Phase and amplitude control for very narrow frequency window (10-8)– Avoid heating / Higher order mode absorption– Limit cooling power