Systematic Studies of the Micro-Bunching Instability with an Additional Corrugated Structure Impedance at KARA

Die Mikrobündelungs-Instabilität (engl. micro-bunching instability) ist eine Barriere auf dem Weg zu Synchrotron-Lichtquellen und Elektronen-Speicherringen mit höherer Brillanz und Spitzenleistung. Um die Entstehung der Substrukturen im longitudinalen Phasenraum und Bunch-Profil zu untersuchen, zu verstehen und zu kontrollieren wird eine zusätzliche und austauschbare Impedanz in den KIT-Speicherring KARA eingebaut.
In dieser Arbeit wird ein Plattenpaar mit periodischen und rechteckigen Vertiefungen als zusätzliche Impedanzquelle untersucht. Die Untersuchungen behandeln den Einfluss der unterschiedlichen Parameter der Vertiefungen auf deren Impedanz, den Einfluss der zusätzlichen Impedanz auf die longitudinale Strahldynamik und die Ermittlung des Einflusses der Maschinen- und Strahlparameter auf die effektivste Impedanz. ... mehrLetzteres ermöglicht Einblicke in die Mechanismen, die der Mikrobündelungs-Instabilität zugrunde liegen. Darüber hinaus werden verschiedene Fertigungsverfahren und die Produktion erster Prototypen präsentiert.

The micro-bunching instability is a roadblock on the way to high brilliance and high peak power synchrotron light sources and electron storage rings. To study, understand, and control the creation of substructures in the longitudinal phase-space and bunch profile, an additional and exchangeable impedance will be installed in the KIT storage ring KARA.
This thesis studies a pair of plates with periodic rectangular corrugations as impedance sources. The investigations cover the impact of the different corrugation parameters on the impedance, the impact of the additional impedance on the longitudinal beam dynamics, and the study of the influence of the machine and beam settings on the most effective impedance. ... mehrThe latter gives an insight into the underlying mechanisms of the micro-bunching instability. Furthermore, different manufacturing methods and the production of prototypes are presented.