Contents
vii
7 Imaging Devices
161
7.1 The Cathode Ray Tube (CRT) . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.2 The Camera and the Microscope . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7.3 Spectrometers and Spectrographs . . . . . . . . . . . . . . . 164
7.3.1 Aberrations and Correction . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.3.2 Energy Loss On–Line Isotope Separators . . . . . . . . 174
7.4 *Electron Microscopes and Their Correction . . . . . . . . . 176
7.4.1 Aberration Correction in SEM, STEM and TEM . . . 178
7.4.2 Aberration Correction in PEEM and LEEM . . . . . . 183
8 The Periodic Transport
189
8.1 The Transversal Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.1.1 The Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.1.2 The Invariant Ellipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
8.2 Dispersive Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.2.1 The Periodic Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.2.2 Chromaticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.3 A Glimpse at Nonlinear Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9 Lattice Modules
207
9.1 The FODO Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
9.1.1 The FODO Cell Based Achromat . . . . . . . . . . . . 214
9.1.2 The Dispersion Suppressor . . . . . . . . . . . . . . . 224
9.2 Symmetric Achromats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.2.1 The Double-Bend Achromat . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.2.2 The Triple-Bend Achromat . . . . . . . . . . . . . . . 230
9.2.3 The Multiple-Bend Achromat . . . . . . . . . . . . . . 230
9.2.4 The H Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
9.3 Special Purpose Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
9.3.1 The Low Beta Insertion . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
9.3.2 The Chicane Bunch Compressor . . . . . . . . . . . . 236
9.3.3 Other Bunch Compressors . . . . . . . . . . . . . . . . 240
10 Synchrotron Motion
241
10.1 RF Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
10.2 The Phase Slip Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
10.3 Longitudinal Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.4 Transverse Dynamics of RF Cavities . . . . . . . . . . . . . . 257
11 *Resonances in Repetitive Systems
261
11.1 Integer Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
11.2 Half–Integer Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
11.3 Linear Coupling Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
11.4 Third–Integer Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
vii
7 Imaging Devices
161
7.1 The Cathode Ray Tube (CRT) . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.2 The Camera and the Microscope . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7.3 Spectrometers and Spectrographs . . . . . . . . . . . . . . . 164
7.3.1 Aberrations and Correction . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.3.2 Energy Loss On–Line Isotope Separators . . . . . . . . 174
7.4 *Electron Microscopes and Their Correction . . . . . . . . . 176
7.4.1 Aberration Correction in SEM, STEM and TEM . . . 178
7.4.2 Aberration Correction in PEEM and LEEM . . . . . . 183
8 The Periodic Transport
189
8.1 The Transversal Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.1.1 The Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.1.2 The Invariant Ellipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
8.2 Dispersive Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.2.1 The Periodic Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.2.2 Chromaticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.3 A Glimpse at Nonlinear Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
9 Lattice Modules
207
9.1 The FODO Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
9.1.1 The FODO Cell Based Achromat . . . . . . . . . . . . 214
9.1.2 The Dispersion Suppressor . . . . . . . . . . . . . . . 224
9.2 Symmetric Achromats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.2.1 The Double-Bend Achromat . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.2.2 The Triple-Bend Achromat . . . . . . . . . . . . . . . 230
9.2.3 The Multiple-Bend Achromat . . . . . . . . . . . . . . 230
9.2.4 The H Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
9.3 Special Purpose Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
9.3.1 The Low Beta Insertion . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
9.3.2 The Chicane Bunch Compressor . . . . . . . . . . . . 236
9.3.3 Other Bunch Compressors . . . . . . . . . . . . . . . . 240
10 Synchrotron Motion
241
10.1 RF Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
10.2 The Phase Slip Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
10.3 Longitudinal Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.4 Transverse Dynamics of RF Cavities . . . . . . . . . . . . . . 257
11 *Resonances in Repetitive Systems
261
11.1 Integer Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
11.2 Half–Integer Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
11.3 Linear Coupling Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
11.4 Third–Integer Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281