Injection with a Non-Linear Kicker at BESSY II

BESSY II ist eine Synchrotronstrahlungsquelle basierend auf einem Elektronenspeicherring und stellt hochbrilliante Photonenstrahlen für Synchrotronstrahlungsexperimente zur Verfügung. Damit die hoch relativistischen Elektronen einen konstanten Fluss an Photonen für die Experimente emittieren können, müssen immer wieder neue Elektronen vom beschleunigenden Synchrotron in den Speicherring injiziert werden. Die Injektion spielt eine entscheidende Rolle, denn Störungen des gespeicherten Elektronenstrahls führen auch zu Störungen des Photonenstrahls und Verluste müssen für einen effizienten und sicheren Betrieb vermieden werden. Idealerweise wird daher eine hoch effiziente, transparente Injektion angestrebt. Eine Möglichkeit dies zu erreichen, könnte die Verwendung eines Nicht-linearen Kickers (NLK) zur Injektion sein, da dieser gepulste Injektionsmagnet ein nicht-lineares Feld besitzt und daher nur der einkommende Strahl beeinflusst werden sollte. Mit Hilfe von Simulationen wurde ein grundlegendes Verständnis der Methode geschaffen und die Grenzen der Injektion mit dem NLK bei BESSY II analysiert. Zudem wurde der NLK bei BESSY II strahlbasiert charakterisiert und Untersuchungen zur Optimierung der Injektion und zur Identifikation von Limitierungen durchgeführt. Indem hautsächlich die Transferline angepasst und die Einstellungen der harmonischen Sextupole im Speicherring optimiert wurden, konnten Injektionseffizienzen von bis zu 97 % erreicht werden. Dies entspricht auch dem Maximalwert, der in Simulationen für die derzeitigen Bedingungen bei BESSY II erreicht wurde. Die Simulationen haben vor allem eine Limitierung durch die horizontale Position der Septumsschiene gezeigt. Zusätzlich zu den hohen Injektionseffizienzen konnte auch eine Reduzierung der Störung des gespeicherten Strahls durch die Injektion gemessen werden. Die Störung durch den NLK war dabei um einen Faktor von rund 30 geringer als bei der derzeit verwendeten Vierkickerbeule. Insgesamt haben die Untersuchungen die Eignung des NLK für die transparente Injektion bei BESSY II nachgewiesen und gezeigt, welche Schritte für die Realisierung noch zu unternehmen sind.