SPring-8のビーム・ダイナミクス計算のためのトラッキングおよび解析コード: CETRA

清水　純：（財）高輝度光科学研究センター、加速器部門

アブストラクト

SPring-8ではトラッキングおよび解析コードCETRAを開発してきた。このコードの体系、

使用できる装置とそのハミルトニアンおよび運動方程式解法の概要を報告し、計算例

を紹介する。使用できる装置のうち、ドリフトスペース、偏向磁石、４極磁石、６極磁

石は正確なハミルトニアンを基にした運動方程式をシンプレクティック積分で解く。

挿入光源とソレノイドは正確なハミルトニアンから導かれた運動方程式を解く方法が

見つかっていないので、線型化されたハミルトニアンを使用する。ＲＦキャビティは薄

レンズとして扱う。磁場誤差、ステアリング磁石、６極より高次の磁場も薄レンズとし

て扱う。ソレノイド以外の有限長さの磁石では輻射エネルギー損失が考慮される。ト

ラッキング計算は多粒子６次元の計算が可能であるが、解析計算の方は今のところ４次

元計算である。

ホームメイドのコードであるため、その時々のニーズに応じて修正できるという利点

がある。これまでの計算例、現在の開発状況等を報告する。

Tracking and Analysis Code for Beam Dynamics in SPring-8:CETRA

SCHIMIZU Jun, Acc. Div., Japan Synchrotron Radiation Research Institute

Abstract

A Tracking and Analysis Code for Beam Dynamics, named CETRA, has been

developed in SPring-8. The code construction, available devices and the

Hamiltonians are introduced. An outline of solutions and samples of

simulations are presented. Exact Hamiltonian, not linearized, is used to

derive equations of motion. These equations of motion are solved by

symplectic integration method for basic devices such as drift space,

bending, quadrupole and sextupole magnets, though field errors, steering

magnets are treated as kicks and RF cavities are also treated as thin

elements. Because the equation of motions derived from exact Hamiltonian for

insertion device and solenoid cannot be solved by symplectic integration

method in the present stage, eqations of motion derived from linearized

Hamitonian are solved by symplectic integration method for insertion device

and solenoid. Radiation energy losses are considered for magnets after each

symplectic integration steps. Multi-particle tracking simulation uses 6 by 6

formulations, but analysis calculation uses 4 by 4 formulation.

CETRA is a home-made code, so has advantage to respond to the demands of the

times. Examples of simulation and the subject under progress will be

presented.