The development of ultra-low emittance storage rings, such as the e+/e− Future Circular Collider (FCC-ee) with a circumference of about 90 km, aims to achieve unprecedented luminosity and beam size. One significant challenge is correcting the optics, which becomes increasingly difficult as we target lower emittances. The use of stronger quadrupoles and sextupoles makes these machines particularly sensitive to misalignments, which can severely impact performance. This study investigates optics correction methods to address these challenges. We examined the impact of arc and Interaction Region (IR) magnet alignment errors in two optics design options for the FCC-ee, called Baseline and Local Chromatic Correction Optics (LCCO). To establish realistic alignment tolerances, we developed a sequence of correction steps using the Python Accelerator Toolbox (PyAT) to correct the lattice optics, achieve nominal emittance, and large Dynamic Aperture (DA). We focused initially on the Linear Optics from Closed Orbit (LOCO) method, which fits the measured Orbit Response Matrix (ORM) to the lattice model to determine optimal parameters such as quadrupole strengths. We implemented a Python-based numerical code for LOCO correction and evaluated its effectiveness for the FCC-ee. Preliminary results indicate successful optics corrections. We also compared LOCO with phase advance + ηx and coupling Resonance Driving Terms (RDTs) + ηy optics correction, finding that the latter performed better in achieving design emittance values and a large DA area for realistic alignment tolerances, for the studied cases. The code was further optimized and expanded to include more realistic scenarios. Additionally, we applied LOCO to PETRA IV – a fourth generation light source upgrade, and integrated the code into the Python Simulated Commissioning toolkit for Synchrotrons (PySC).
Die Entwicklung von Speicherringen der nächsten Generation, wie dem e+/e− Future Circular Collider (FCC-ee) mit einem Umfang von etwa 90 km, zielt darauf ab, beispiellose Leuchtkraft und Strahlgröße zu erreichen. Eine bedeutende Herausforderung besteht in der Korrektur der Optik, die zunehmend schwieriger wird, wenn wir niedrigere Emittanzen anstreben. Der Einsatz stärkerer Quadrupole und Sextupole macht diese Maschinen besonders empfindlich gegenüber Fehlern in der Magnetausrichtung, die die Leistung erheblich beeinträchtigen können. Diese Studie untersucht Methoden zur Optikkorrektur, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Wir untersuchten die Auswirkungen von Ausrichtungsfehlern der Magnete im Bogen und in der Interaktionsregion (IR) in zwei Optikoptionen für den FCC-ee: Baseline und LCCO @ Z-Energie. Um realistische Ausrichtungstoleranzen festzulegen, entwickelten wir eine Abfolge von Korrekturschritten mithilfe des Python Accelerator Toolbox (PyAT), um die Optik zu korrigieren, die nominale Emittanz zu erreichen und die Dynamische Apertur (DA) zu optimieren. Zunächst konzentrierten wir uns auf die Methode LOCO (Linear Optics from Closed Orbit), die die gemessene Orbit Response Matrix (ORM) an das Lattice-Modell anpasst, um optimale Parameter wie die Quadrupolstärken zu bestimmen. Wir implementierten einen Python-basierten numerischen Code zur LOCO-Korrektur und bewerteten dessen Wirksamkeit für den FCC-ee. Vorläufige Ergebnisse zeigen erfolgreiche Optikkorrekturen. Wir verglichen auch LOCO mit der Phasenvorschub und RDTs-Optikkorrektur und stellten fest, dass letztere bei der Erreichung der Entwurfs-Emittanzwerte und einer großen DA-Fläche für realistische Ausrichtungstoleranzen in den untersuchten Fällen besser abschnitt. Der Code wurde weiter optimiert und erweitert, um realistischere Szenarien zu berücksichtigen. Darüber hinaus wendeten wir LOCO auf das PETRA IV Lattice an und integrierten den Code in die Python Simulated Commissioning toolkit for Synchrotrons (PySC).