HLSⅡ新的注入器束流强度测量系统

合肥光源升级改造任务已基本完成,注入器实现满能量注入。为适应新的注入器束流强度的测量需求,设计了新的注入器束流强度测量系统,该系统利用安装在真空腔上的3个快速束流变压器(FCT)和2个积分束流变压器(ICT),能够实现束流流强和电荷量的非拦截实时测量。为了准确获取束流参数,首先对束流变压器(CT)传输电缆进行了在线和离线标定;由于ICT输出信号信号幅度较小,噪声大,设计了低噪声前置放大器以改善信噪比;考虑低频谐波噪声和Kicker噪声的干扰,软件中通过适当的算法对噪声进行了处理;最后给出了部分在线实验结果。实验结果表明,束流传输效率约为27.4%,注入效率约为44.3%。     

基因算法在光阴极注入器优化设计中的应用

基于正在建设的大连自由电子激光装置,研究了基因算法在注入器优化设计中的系统应用。与传统的注入器优化方法相比较,基因算法在多变量、多目标注入器优化问题中具有优化效率高、优化结果精确的优势;通过采用权重因子的方法将多目标问题转化为单目标优化问题,大大简化了基因算法优化流程;光阴极注入器对束流稳定性要求严格,通过基因算法优化使束流的到达时间抖动控制到150fs,满足束流稳定性的要求。     

加速器驱动次临界系统注入器Ⅰ束测系统（英）

加速器驱动次临界系统注入器Ⅰ,包括ECR离子源、低能传输线、射频四极加速单元、中能传输段和超导腔,注入器Ⅰ出口能够获得能量10 MeV的强流质子束流。为了调束和运行的需要,注入器Ⅰ将安装束流位置测量、束流截面测量、束流流强测量、束流发射度和能量测量,以及束流损失测量等束流参数测量装置。介绍了这些束流测量系统设计及其他方面的一些考虑。     

基于FPGA技术的加速器切束控制系统设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器,即ADS注入器Ⅱ,设计了采用现场可编程门阵列(FPGA)切束技术的加速器快保护控制系统。当系统检测到束流异常故障信号时能快速切断束流,并上传故障信息,方便故障排查和后期数据分析。该控制器基于FPGA设计,可实现光纤通信、串口通信、逻辑电平信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于控制斩波器电源快速切断束流;串口通信用于实时传输设备状态信息;逻辑电平信号输出用于控制继电器产生开关量信号去远程控制保护设备,以防止运行设备的损害。通过现场运行测试,切束响应时间在10 s之内,达到安全设计要求。     

国产首台交变相位聚焦漂移管加速器的冷测与试运行

质子直线注入器是质子治癌系统的重要组成部分。出于项目进度的考虑,上海先进质子治癌示范装置APTRON采用了进口自美国的直线注入器。为了加快质子治癌产业进程,掌握质子放疗关键技术,保证产业链安全可控,注入器团队研发了国产医用质子直线注入器。该直线注入器采用了电子回旋共振（ECR）离子源和四翼型射频四极加速器（RFQ）的技术方案,并在漂移管加速器（DTL）段创新性地采用了交变相位聚焦（APF）结构。在这个过程中,通过研究APF DTL的束流运动规律和设计思想,自主开发了APF DTL的底层物理设计软件,相继完成了物理设计、电磁设计、机械设计、加工建造、腔体冷测、高频老练和载束实验等多个阶段的工作,最终成功引出了7 MeV、7 mA的质子束流。经过束诊系统的测量分析,认定束流中心能量为6.975 MeV,动量分散在±0.35%以内的束流流强为6.07 mA。成为国产首台医用质子直线注入器和首个实现成功载束的APF加速腔。     

BEPCⅡ-Linac束流光学和轨道校正的优化研究

为实现BEPCⅡ的总体要求,对直线注入器的强流电子束和正电子束进行了系统的束流光学模拟和优化研究.提出了束流光学的自动校正环路.系统地研究了束流初始偏轴和加速器部件的安装误差对束流归一化发射度和轨道偏移的影响.提出了采用“一对一”的束流轨道校正机制,以有效抑制这些影响,确保直线注入器的束流性能.     

TESLA行波正电子注入器和束流模拟

TESLA 行波正电子注入器采用L波段常温加速结构,它同时具有高分路阻抗和大孔径的优点.经系统地束流模拟计算,设计了正电子注入器的主要参数.束流模拟结果表明,在注入器出口可获得满意的束流传输效率和优质的束流性能.     

用于高平均功率自由电子激光器的DC–RF超导腔注入器

北京大学超导加速器实验室提出了新型DC?RF超导腔注入器的设计方案.该注入器由皮尔斯引出结构、1+1/2超导腔组成,可以提供高品质的、CW模式或高占空比(1%以上)的电子束.对该注入器进行了分析计算和设计研究,通过改变超导腔首腔腔形以增加聚焦效果,采取措施缩短阴极到超导腔的距离,从而有效地抑制束流发射度的增长.用PARMELA对该注入器进行束流动力学研究,以确定皮尔斯引出结构的形状以及超导腔的同步相位.计算结果表明这种用于高平均功率自由电子激光的注入器的设计方案是可行的.     

神龙二号热阴极注入器束流调试

神龙二号注入器是一台感应叠加型强流脉冲电子束源,采用热阴极工作模式,为神龙二号加速器提供间隔可调的三脉冲电子束。该注入器的束流调试采取PIC模拟和实验调试交互验证、互相促进的方式,先是通过束斑测量确定引导线圈磁场的加载范围,然后通过PIC方法逐级梳理阳极段束线各线圈的磁场配置,再通过束斑测量加以确认。通过这种束流调试方法,获得了保持束流脉冲平顶完整通过的三种磁场配置,以适应下游加速段束流传输的不同要求。讨论了影响束流调试效果的因素,认为提升神龙二号注入器性能的关键是进一步改进大面积热阴极发射的均匀性。     

上海光源直线加速器的能量反馈控制

海光源恒流注入的运行模式,需要直线加速器提供持续、稳定和高品质的束流。阐述了八条形电极束流位置探测器(BPM)的工作原理及其对直线加速器至增强器低能运输线的束流进行能散的测量,并以（微波）幅度或相位作为调节参数,采用比例积分(PI)控制算法对束流能散进行反馈控制,实现了束流能量的长期稳定性,保证了直线加速器束流的高效率注入。     

简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计简

采用ATmega128作为本旋转倒立摆控制装置的主控芯片,通过直流电机对旋转臂进行控制,实现对摆杆的旋转控制。用编码器对摆杆旋转角度进行测量,将旋转位移转换成数字脉冲实现控制。通过对编码器设定零点,运用PID算法实现精确控制摆杆的摆动角度与状态。测试结果表明,该简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计方法科学,具有性能稳定、抗干扰能力强、控制精确,可靠性高,节能环保等优点。     

用于FTIR大气成分监测的太阳跟踪系统设计

介绍研制的太阳跟踪和傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术相结合的大气成分监测系统.该系统跟踪部分以ATmega128芯片为控制核心,结合光学、电子学、GPS模块、PSD位置传感器以及机械部分完成对太阳运行的实时跟踪,利用FTIR光谱仪和计算机处理得到的光谱数据用于大气成分的监测.通过实验验证,FTIR大气成分监测系统运行稳定、可靠,跟踪精度在0.3°以内.     

SFC引出静电偏转板运动控制系统设计实现

SFC（扇聚焦回旋加速器）是兰州重离子加速器HIRFL重要组成部分,其束流引出效率直接关系到整个加速器的运行效率。原SFC引出静电偏转板运动控制系统由于其设备陈旧,控制方式及控制精度都已不能满足调束的需求,加之位置检测功能的缺失,给调束带来极大不方便。基于此状态,本项目在有限的检修时间内,分两期实现了偏转板的位置检测和运动控制功能。在设计过程中,使用实际位置拟合测量数据的方法,提高了位置检测的精度,特别是用了特定的软件补偿算法消除机械传动回程差,大大提高了电机控制精度,目前整体控制精度在0.2mm左右。用户界面能够显示每个电机的相对位置、模拟动画、限位开关状态指示等信息。界面简洁直观,操作方便。系统自2014年夏季运行以来,稳定可靠,提高了供束效率,减少了故障时间,得到调束人员一致好评。SFC (Sector Focusing Cyclotron) is an important part of the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou.The beam extraction efficiency of SFC is directly related to the efficiency of the whole accelerator. Because of the old equipment and control mode, as well as the low control accuracy of the SFC electrostatic deflection plate motor control, the motion control system was not able to meet the demand of beam tuning staff. In addition, there were no position detection function for this deflection plate; the beam tuning staff cannot get the current position of the deflection plate when they move these motors. Based on this situation, we designed and realized SFC motor control and position detection system in the summer maintain period in 2014 and 2015. In the design, we used the actual position to fit the measured voltage signal to improve the accuracy of position detection. Meanwhile, a specific compensation algorithm was designed to eliminate the mechanical transmission return difference, which greatly improved the motor control accuracy. At present, the overall control accuracy is about 0.2 mm. The user interface has numbers to shows the relative position of each motor and related animation, indicator led to show the status of each limit switches, easy operate buttons to control the motor moving. The system has been running stably and reliably since 2014. It has improved the efficiency of the beam tuning and reduced the fault time, so it is well praised by the beam tuning staff.     

多天线信道空间衰落相关性近似算法及其复杂性研究

信道空间衰落相关性(SFC)主要取决于波达信号的功率方位谱(PAS)和多天线阵列收发模式.深入研究了移动通信系统中多天线阵列SFC近似计算法及其复杂性.首先导出在典型PAS为均匀分布、高斯分布以及拉普拉斯分布下的SFC函数的闭合表达式.再研究在波达信号PAS小角度扩展时的近似计算法,建立多输入多输出(MIMO)多天线接收信道模型,深入分析所选择的天线阵列和电波传播参数对MIMO系统信道容量的影响.通过理论计算和仿真实验得出近似计算法在特定条件下具有很好的拟合度,定量分析了近似计算法在对MIMO多天线系统分析时的适用性和计算效率.该算法能极大地减低理论计算复杂性,提高分析和仿真MIMO多天线系统的效率.     

基于深度自动编码器的机场安检人脸识别系统设计

由于现有的机场安检系统通常只针对行李和旅客携带的违禁物品进行检测,没有考虑到对于正在通缉的罪犯进行监控和核查,设计了一种基于Gabor小波滤波和深度自动编码器的机场安检人脸识别系统。首先,以ATmega128L为处理器核心,SA7111作为模数转换器,MAX7000作为全局逻辑控制单元设计了机场人脸识别系统硬件,然后采用Gabor小波函数作为卷积核函数,在对原始图像分块的基础上进行卷积,采用多个RBM堆叠组成的自动编码器,通过比较差异算法训练RBM从而自动提取人脸特征,最后构建一个三层的BP神经网络,将自动提取的人脸特征作为输入,将图像标签作为输出层,并通过反向传播算法训练网络进行人脸识别。通过部署仿真实验环境对文中方法进行验证,仿真结果表明：文中系统能较为精确地实现人脸识别,与其它方法相比,具有识别率高和收敛速度快的优点。     

SFC新谐波电源的研制

简要描述了扇聚焦回旋加速器 (SFC)中使用谐波场的意义和对谐波电源的要求 .根据长期运行的经验 ,对原有谐波电源的缺点和不方便处进行了分析 .在此基础上 ,提出了使用稳流电源和控制系统相结合的方法提供所要求的谐波电流 .描述了新电源的优点 ,在运行过程中也充分显示了它的优越性. The significance of using a harmonic magnetic field in SFC (Sector Focusing Cyclotron) and the requirements for the harmonic power supplies are described roughly. According to the experience of the operation in the long period, the shortages and some un conveniences for the original harmonic power supply were analyzed. In the case, a new kind of harmonic power supply was fabricated successfully in which the DC power supplies and the control technology were. ...     

HIRFL注入器高频腔体与高频机的匹配

 叙述了兰州重离子加速器注入器(SFC)高频系统的200 kW高频机与高频腔体的功率匹配,匹配测量系统的工作原理,以及对匹配系统的改进和完善,并对高频腔体的输入阻抗和耦合电容进行了计算。为提高高频系统的稳定性和可靠性,对影响高频功率传输和D电压提高的问题进行了深入的研究和改进。采用矢量阻抗仪冷态测量腔体匹配阻抗的方法和一些相应的技术和措施,用矢量电压表动态测量功率输出级的相位差,判断D电路是否工作在匹配状态,从而使SFC的D电压由原来的50~65 kV（不稳定）提高到稳定工作的105 kV,改善了SFC的工作状态和保证了SFC的高效运行。     

基于AVR的静压气体轴承性能检测装置控制系统设计

为了实现对静压气体轴承气膜厚度,压力分布和承载能力的自动检测,设计了一种基于单片机的检测装置和控制系统。该系统采用ATmega16L单片机作为平台运动控制和数据处理的核心,结合软件控制步进电机的转向和转速,实现了极坐标定位,并采集承载力,气膜压力和气膜厚度等数据,通过LCD显示和键盘输入,较好地实现了人机交互;同时,装置可以通过RS232与上位机通讯,实现上位机的直接控制。     

HIRFL注入器系统改进

介绍了近年在ＨＩＲＦＬ注入器ＳＦＣ上所进行的和正在进行的一些改进工作和取得的效果．主要涉及中心区的重新设计加工,研制新的聚束器系统和新的轴向注入束运线,以及对ＳＦＣ真空系统的改造. The article presents the new development at SFC, the HIRFL injector cyclotron. It concerns the new central region, the new buncher system, the new axial injection line, and the improvement of SFC vacuum system. The results and the expected results are given after these modifications are made. Especially it introduces the half frequency bunching method to increase the longitudinal matching efficiency between the injector and the main cyclotron, and the special treatment for the space...     

三维空间域多普勒功率谱及其多天线系统性能

在三维(3 dimensional,3D)空间域信道建模中,针对波达信号仰角(elevation angle,EA)在不同覆盖区散射体环境中的分布,提出了指数型EA仰角概率密度函数并对其信道特征实现建模.在假设波达信号方位谱为均匀分布时,采用近似算法在对称和非对称两种情况下导出其多普勒功率谱密度(power spectral density,PSD)闭合表达式.从分析结果可发现PSD与仰角函数式及波达信号边界角度参数βmin和βmax关系密切,并与多普勒频移密切相关.对该三维空间域中的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)多天线信号衰落相关性(spatial fading correlation,SFC)进行了推导和仿真.结果表明MIMO多天线阵元间SFC与βmin和βmax关系密切,而EA仰角概率密度函数参数n对SFC影响较小.本文引入的指数型EA仰角概率密度函数可应用于多种无线通信环境下的信道参数估计,且与传统模型对比表明本模型的信道参数估计结果符合理论和经验值,拓展了对3D空间域统计信道的建模与MIMO多天线分析计算.