31
1

1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

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

Page 2: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

5

������������������������������������

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

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

Page 6: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

6

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

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

Page 7: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

Cornell 5GeV ERL

Page 8: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

8

650m240m

JAEA Naka (East)

JAEA Naka (West)6GeV-ERL

5GeV-ERL

KEK

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

Cornell 5GeV ERL

Page 9: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

9

650m240m

JAEA Naka (East)

JAEA Naka (West)6GeV-ERL

5GeV-ERL

KEK

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

Cornell 5GeV ERL

APS 7GeV ERL

Page 10: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

10

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

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

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

������������

100fs 2ps16ps

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

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

Page 11: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

11

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

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

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

coherentcoherent

3rd SR

ERL

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

harder x-rays

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

Page 12: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

Page 13: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

15

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

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

Page 16: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

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

Page 20: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

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

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

Page 21: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

����

�� ��

��

��

����

��

��

����

��

��

��

����������������

MA.SA.CELLB05.Qua03a

Page 22: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

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

Page 26: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

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

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

Page 27: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

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

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

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

Page 28: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

29

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

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

Page 30: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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

Page 31: 1 - lepp.cornell.edu · 2 ˘ ˇ ˆ ˙ ˝ 240m 650m JAEA Naka (East) JAEA Naka (West) 6GeV-ERL 5GeV-ERL KEK Cornell 5GeV ERL APS infield ERL

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

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

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