深度高斯过程辅助的光阴极注入器优化设计

作     者：孙正 辛天牧 Sun Zheng;Xin Tianmu

作者机构：中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2023年第35卷第12期

页      码：74-81页

摘      要：环形正负电子对撞机(CEPC)对注入器出口处的束团的电荷量、横向发射度、纵向长度等指标提出了严格的要求,设计开发高性能的电子枪及注入器成为了重要挑战。为了得到满足指标的束流,必须同时考虑众多非线性且相互耦合的变量。基于光阴极微波电子枪,提出了一种用多目标遗传算法在高维参数空间进行搜索的方法,对束团的横向归一化发射度和纵向长度进行优化,以期将电子枪的性能发挥至极限。由于考虑空间电荷效应后的束团传输过程模拟计算非常耗时,我们构建了一个3层的深度高斯过程作为替代模型,以解决目标值计算开销大的问题。通过对影响束流横、纵向相空间演化的关键因素分析,共确定了16个几何参数和10个束流元件参数。最后,展示了对由一个L-band的常温微波电子枪、一对螺线管和一个行波加速管组成的注入器,在初始电荷量为10 nC的优化结果。在计算了8000个有效解后,观察到在两个优化目标上均表现良好的解,其对应的横向归一化发射度为19.8π·mm·mrad,束团长度(RMS)为1.0 mm,与当前的设计结果比较,横向归一化发射度压低了约70%。

主 题 词：微波电子枪 深度高斯过程 多目标优化 替代模型 高维参数优化 

学科分类：08[工学] 082701[082701] 0827[工学-食品科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.11884/HPLPB202335.230097

馆 藏 号：203124700...