The MAX IV 3 GeV Storage Ring La6ce Simon C. Leemann 1st - PowerPoint PPT Presentation

The ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Storage ¡Ring ¡La6ce Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector ¡ (separate ¡guns) – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 2 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV Feb ¡5, ¡2015 ¡ Photo ¡courtesy ¡P. ¡Nordeng Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 3 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV Feb ¡5, ¡2015 ¡ Photo ¡courtesy ¡P. ¡Nordeng Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 4 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV • 3 ¡GeV ¡storage ¡ring ¡targets ¡x-­‑ray ¡users ¡ ➙ ¡high ¡brightness ¡via ¡ state-­‑of-­‑the-­‑art ¡IDs, ¡high-­‑current ¡top-­‑up ¡operaHon ¡& ¡ultralow ¡emi6ance Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 5 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV • 3 ¡GeV ¡storage ¡ring ¡targets ¡x-­‑ray ¡users ¡ ➙ ¡high ¡brightness ¡via ¡ state-­‑of-­‑the-­‑art ¡IDs, ¡high-­‑current ¡top-­‑up ¡operaHon ¡& ¡ultralow ¡emi6ance • Ultralow ¡emi6ance ¡achieved ¡through ¡MBA ¡la8ce ¡(ε x ¡ ~ ¡1/N b3 ) I ds I 2 = ε 0 [nm rad] = 1470 E [GeV] 2 I 5 J x = 1 − I 4 ρ 2 , ✓ 1 I η TME MBA ◆ J x I 2 I 2 I 4 = ρ 2 + 2 b 2 ds ρ E [GeV] 2 Φ [ � ] 3 F ( β x , η ) ρ = 0 . 0078 1 H I Φ [ � ] 3 ∝ I 5 = | ρ 3 | ds , √ N 3 J x 12 15 b H = γ x η 2 + 2 α x ηη 0 + β x η 2 Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 6 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV • 3 ¡GeV ¡storage ¡ring ¡targets ¡x-­‑ray ¡users ¡ ➙ ¡high ¡brightness ¡via ¡ state-­‑of-­‑the-­‑art ¡IDs, ¡high-­‑current ¡top-­‑up ¡operaHon ¡& ¡ultralow ¡emi6ance SPIE ¡Vol. ¡2013, ¡1993 • Ultralow ¡emi6ance ¡achieved ¡through ¡MBA ¡la8ce ¡(ε x ¡ ~ ¡1/N b3 ) I ds I 2 = ε 0 [nm rad] = 1470 E [GeV] 2 I 5 J x = 1 − I 4 ρ 2 , ✓ 1 I η TME MBA ◆ J x I 2 I 2 I 4 = ρ 2 + 2 b 2 ds ρ E [GeV] 2 Φ [ � ] 3 F ( β x , η ) ρ = 0 . 0078 1 H I Φ [ � ] 3 ∝ I 5 = | ρ 3 | ds , √ N 3 J x 12 15 b H = γ x η 2 + 2 α x ηη 0 + β x η 2 Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 7 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV • 3 ¡GeV ¡storage ¡ring ¡targets ¡x-­‑ray ¡users ¡ ➙ ¡high ¡brightness ¡via ¡ state-­‑of-­‑the-­‑art ¡IDs, ¡high-­‑current ¡top-­‑up ¡operaHon ¡& ¡ultralow ¡emi6ance EPAC’ 94 , ¡p.627 SPIE ¡Vol. ¡2013, ¡1993 • Ultralow ¡emi6ance ¡achieved ¡through ¡MBA ¡la8ce ¡(ε x ¡ ~ ¡1/N b3 ) I ds I 2 = ε 0 [nm rad] = 1470 E [GeV] 2 I 5 J x = 1 − I 4 ρ 2 , ✓ 1 I η TME MBA ◆ J x I 2 I 2 I 4 = ρ 2 + 2 b 2 ds ρ E [GeV] 2 Φ [ � ] 3 F ( β x , η ) ρ = 0 . 0078 1 H I Φ [ � ] 3 ∝ I 5 = | ρ 3 | ds , √ N 3 J x 12 15 b H = γ x η 2 + 2 α x ηη 0 + β x η 2 Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 8 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV • 3 ¡GeV ¡storage ¡ring ¡targets ¡x-­‑ray ¡users ¡ ➙ ¡high ¡brightness ¡via ¡ PAC’ 95 , ¡TPG08, ¡p.177 state-­‑of-­‑the-­‑art ¡IDs, ¡high-­‑current ¡top-­‑up ¡operaHon ¡& ¡ultralow ¡emi6ance EPAC’ 94 , ¡p.627 SPIE ¡Vol. ¡2013, ¡1993 • Ultralow ¡emi6ance ¡achieved ¡through ¡MBA ¡la8ce ¡(ε x ¡ ~ ¡1/N b3 ) I ds I 2 = ε 0 [nm rad] = 1470 E [GeV] 2 I 5 J x = 1 − I 4 ρ 2 , ✓ 1 I η TME MBA ◆ J x I 2 I 2 I 4 = ρ 2 + 2 b 2 ds ρ E [GeV] 2 Φ [ � ] 3 F ( β x , η ) ρ = 0 . 0078 1 H I Φ [ � ] 3 ∝ I 5 = | ρ 3 | ds , √ N 3 J x 12 15 b H = γ x η 2 + 2 α x ηη 0 + β x η 2 Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 9 /62

Origins ¡of ¡the ¡MAX ¡IV ¡3 ¡GeV ¡Ring ¡La6ce ¡(cont.) • RealizaHon ¡that ¡a ¡single ¡accelerator ¡cannot ¡cover ¡the ¡enHre ¡ required ¡spectral ¡and ¡temporal ¡range ¡ ➙ ¡decision ¡to ¡build – one ¡full-­‑energy ¡linac ¡ ➙ ¡SPF/FEL ¡driver ¡& ¡ring ¡injector – two ¡separate ¡storage ¡rings ¡at ¡1.5 ¡GeV ¡and ¡3 ¡GeV PAC’ 95 , ¡FAB14, ¡p.2823 • 3 ¡GeV ¡storage ¡ring ¡targets ¡x-­‑ray ¡users ¡ ➙ ¡high ¡brightness ¡via ¡ PAC’ 95 , ¡TPG08, ¡p.177 state-­‑of-­‑the-­‑art ¡IDs, ¡high-­‑current ¡top-­‑up ¡operaHon ¡& ¡ultralow ¡emi6ance EPAC’ 94 , ¡p.627 SPIE ¡Vol. ¡2013, ¡1993 • Ultralow ¡emi6ance ¡achieved ¡through ¡MBA ¡la8ce ¡(ε x ¡ ~ ¡1/N b3 ) I ds I 2 = ε 0 [nm rad] = 1470 E [GeV] 2 I 5 J x = 1 − I 4 ρ 2 , ✓ 1 I η TME MBA ◆ J x I 2 I 2 I 4 = ρ 2 + 2 b 2 ds ρ E [GeV] 2 Φ [ � ] 3 F ( β x , η ) ρ = 0 . 0078 1 H I Φ [ � ] 3 ∝ I 5 = | ρ 3 | ds , √ N 3 J x 12 15 b H = γ x η 2 + 2 α x ηη 0 + β x η 2 Simon ¡C. ¡Leemann 1st ¡Workshop ¡on ¡Low ¡Emi6ance ¡La8ce ¡Design, ¡April ¡23-­‑24, ¡2015 10 /62