HLS直线加速器调制器系统设计与改造

介绍了合肥同步辐射光源速调管调制器改造项目.在新的设计中采用了开关型恒流PFN充电电源,计算了充电参数,建立了主放电回路的仿真模型,重点分析了电路中反向电压问题,依据仿真结果及分析设计了反向保护电路.给出了运行中的主要波形.最后介绍了新的调制器控制系统.     

450kV高功率速调管调制器系统

研制了一套用于新型速调管测试的450 kV高功率调制器系统。根据系统指标分别设计了脉冲变压器、脉冲形成网络以及充电电路等主要部件。同时,针对高功率脉冲开关的要求,对闸流管相关性能进行了比较研究,并对其触发、保护电路作了优化设计。并利用可编程控制器与触摸屏组合方式实现了调制器和速调管的控制与连锁保护。利用电力电子仿真软件Saber对调制器主电路进行了建模与仿真,脉冲电压波形仿真结果与在水负载上进行的满功率试验结果一致:脉冲宽度2.5μs,脉冲前沿1.1μs,脉冲后沿1.7μs。调制器输出脉冲电压450 kV,脉冲电流600 A,满足速调管测试需要。     

关于光学速调管长波长辐射的分析

由波荡器渡越辐射公式和电子通过wiggler边界产生的长波长辐射公式, 解析给出了电子通过光学速调管时产生的长波长辐射公式. 根据基本的电动力学公式数值计算出合肥同步辐射装置光学速调管的长波辐射, 并将其结果与解析公式的结果进行比较. 计算合肥同步辐射装置的光学速调管和弯转磁铁在红外波段范围内辐射的强度和通量, 表明光学速调管有很好的性能.本文说明, 光学速调管不但可以用来进行相干谐波的试验研究, 也可以兼用作储存环中的红外辐射光源.     

先进同步辐射光源特种电源概述

介绍了第四代衍射极限同步辐射光源(DLSR)的发展,DLSR目前处于起步阶段,涉及到很多关键技术。主要讨论了DLSR涉及到的特种电源技术,主要包括注入引出用高压纳秒快脉冲电源、高精度磁铁电源、双极性动态校正电源、大功率速调管调制器等,分别介绍了这些电源的参数要求、关键技术及解决方案。     

全固态Marx脉冲调制器设计

固态Marx脉冲调制器是基于IGBT固态器件根据Marx发生器的原理设计的脉冲调制器,即阵列堆叠的多个单元模块把并联充电的电容串联起来向负载放电.固态Marx脉冲调制器的设计摒弃了传统高压脉冲调制器中的脉冲变压器、脉冲形成线和重氢闸流管,基于IGBT固态器件的模块化设计和冗余设计,提高运行可靠性和效率,降低建造成本和系统体积.介绍固态Marx脉冲调制器的设计和关键技术的解决方法,并给出仿真结果.     

全固态Marx脉冲调制器设计

固态Marx脉冲调制器是基于IGBT固态器件根据Marx发生器的原理设计的脉冲调制器, 即阵列堆叠的多个单元模块把并联充电的电容串联起来向负载放电. 固态Marx脉冲调制器的设计摒弃了传统高压脉冲调制器中的脉冲变压器、脉冲形成线和重氢闸流管, 基于IGBT固态器件的模块化设计和冗余设计, 提高运行可靠性和效率, 降低建造成本和系统体积. 介绍固态Marx脉冲调制器的设计和关键技术的解决方法, 并给出仿真结果.     

瑞利布里渊光时域分析系统中电光调制器的理论模型与实验研究

瑞利布里渊光时域分析系统能够以非破坏性方式实现单光源、单端工作,利用强度型电光调制器同时调制脉冲基底和脉冲信号是获得该系统所需连续光和脉冲光的关键技术.本文理论分析、仿真和实验研究了一种将脉冲信号输入到电光调制器偏置端、微波信号输入到电光调制器射频端同时调制脉冲基底和脉冲信号的新调制方法,探讨了电光调制器用于瑞利布里渊光时域分析系统时的最佳工作点问题.结果表明,当调制脉冲基底和脉冲时分别将电光调制器偏置在传输曲线的谷点和峰点,并根据实际系统的组成和性能指标要求选择合适的微波调制信号幅度,可获得满足瑞利布里渊光时域分析系统要求的连续光和脉冲光.本文的研究结果为瑞利布里渊光时域分析系统的最佳化设计提供了理论依据.     

瑞利布里渊光时域分析系统中电光调制器的理论模型与实验研究

瑞利布里渊光时域分析系统能够以非破坏性方式实现单光源、单端工作,利用强度型电光调制器同时调制脉冲基底和脉冲信号是获得该系统所需连续光和脉冲光的关键技术.本文理论分析、仿真和实验研究了一种将脉冲信号输入到电光调制器偏置端、微波信号输入到电光调制器射频端同时调制脉冲基底和脉冲信号的新调制方法,探讨了电光调制器用于瑞利布里渊光时域分析系统时的最佳工作点问题.结果表明,当调制脉冲基底和脉冲时分别将电光调制器偏置在传输曲线的谷点和峰点,并根据实际系统的组成和性能指标要求选择合适的微波调制信号幅度,可获得满足瑞利布里渊光时域分析系统要求的连续光和脉冲光.本文的研究结果为瑞利布里渊光时域分析系统的最佳化设计提供了理论依据.     

基于MOSFET的6×10单元快速固态调制器

 利用快速高重复频率的脉冲凸轨技术可以实现合肥光源的光脉冲间隔的可调。为了获得这一快速高重复频率的强流短脉冲,采取基于MOSFET的固态调制器技术。设计出了一套10路MOSFET开关并联、6级感应叠加的实验样机结构,包括快速时钟信号产生、功率驱动电路设计、感应叠加式阵列结构。样机获得了底宽为100 ns、重复频率20 kHz、峰值电流60 A、峰值电压2 kV的功率脉冲。     

基于MOSFET的6×10单元快速固态调制器

利用快速高重复频率的脉冲凸轨技术可以实现合肥光源的光脉冲间隔的可调。为了获得这一快速高重复频率的强流短脉冲,采取基于MOSFET的固态调制器技术。设计出了一套10路MOSFET开关并联、6级感应叠加的实验样机结构,包括快速时钟信号产生、功率驱动电路设计、感应叠加式阵列结构。样机获得了底宽为100ns、重复频率20kHz、峰值电流60A、峰值电压2kV的功率脉冲。     

FEL光学速调管的升级性能分析

通过三维磁场的有限元计算,给出了自由电子激光（FEL）研究用光学速调管升级后的磁参数。国家同步辐射实验室合肥光源（HLS）电子储存环能量可以日常运行在200～800 MeV间,为了与电子储存环能量匹配,并在较高束电子能量下进行实验和得到较多的相干辐射光子,光学速调管从原来的对称结构升级成非对称结构,用于HLS储存环谐波产生FEL实验。给出了升级后非对称光学速调管的几组匹配磁参数,用于在HLS储存环注入能量和可以运行的最高能量下进行谐波FEL实验。初步计算表明,HLS 储存环电子束性能优越,能散很低,FEL实验用最高能散仅为2.05×10-4,相应FEL辐射的能散修正因子在0.96以上,可以忽略不计。     

兼用FEL光学速调管的同步辐射波荡器的设计

介绍了合肥８００ＭｅＶ储存环ＦＥＬ光学速调管改造成同步辐射波荡器的设计与计算过程，给出了改造方法，计算了波荡器的光通量与亮度并给出了光通量与亮度曲线．计算结果表明，改造后的波荡器可以将目前辐射亮度提高两个多数量级，使许多目前光源亮度下无法开展的研究工作得以进行．     

调整PFN提高BFEL微波相位稳定度

 为实现北京自由电子激光(BFEL)的受激辐射和饱和振荡,加速器的微波功率相位稳定度要小于1°。对微波相位的变化与速调管高压调制器人工线之间的关系做了仔细的实验研究。对高压调制器的48节人工线做了全面的优化调整。调整结果令人满意,在6 μs高压调制器最大脉宽里,速调管输出功率的微波相位纹波由调整前的2.6° 降到了± 1.5° ;在BFEL加速器实际使用的4 μs宽里,相位纹波仅为± 1°。     

带光速调管的高增益高次谐波振荡器自由电子激光模拟

本文提出一种可产生高增益高次谐波辐射的自由电子激光新结构, 将光速调管结构置于振荡器光腔中构成HGHG中的调制器, 可以去掉传统HGHG调制器中的种子激光. 这种结构可以具有振荡器的高重频、纵向相干和窄带宽等优点. 采用GINGER模拟软件对此结构进行详细模拟, 在高达12次谐波仍能很好的输出. 关键词： 激光器 光速调管 高增益高次谐波 振荡器     

CHG-SRFEL光学速调管磁极间隙全闭环控制系统

 描述了CHG-SRFEL光学速调管磁极间隙全闭环控制系统的原理，给出了系统硬件结构和软件设计。可独立或同步调节光学速调管调制段、色散段及辐射段磁极间隙的大小，分辨率达到20μm，精度达到5μm。通过改进系统位置监测设备，可进一步提高分辨率及精度。系统已经在光学速调管磁场测量、垫补中使用，具有精度高、安全性高、操作方便等特点。     

Modernization of Klistron Modulators of the LINAC-200 Accelerator

Physics of Particles and Nuclei Letters - The authors of the report simulated the existing modulator circuit, identified shortcomings, and developed a klystron modulator based on IJBT transistors...     

常规速调管空间功率合成微波源

基于常规速调管,研制了用于开展空间功率合成实验的微波源系统。介绍了50 MW超大功率速调管发射机的系统组成、大功率速调管、相位控制及高功率测试系统等。重点阐述了超大功率速调管发射机的关键技术,并针对超大功率发射机的设计难点提出了具体的解决方案。为提高超大功率发射机的可靠性,设计了基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的感应叠加型全固态调制器。给出了超大功率发射机的测试结果,并探讨了超大功率速调管发射机的改进方法。最后对基于常规速调管,研制用于空间功率合成微波源系统的发展进行了展望。     

光学速调管改造后辐射段磁场垫补和测量

 合肥国家同步辐射实验室正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究，并对原来的光学速调管进行了改造。磁场的垫补和测量方法由原来的整体测量改为分段进行，垫补的使用使各段积分场及位相误差都尽可能小。详述了合肥储存环的光学速调管辐射段磁场垫补的三种方式，测量了垫补前后不同间隙下积分场分布、位相误差及横向均匀度，各项指标都达到了要求。同样的方法将用于色散段和调制段磁场垫补与测量中，为相干谐波自由电子激光研究提供实验保障。     

HLSⅡ干涉法测量储存环横向尺寸与发射度

为了满足合肥光源升级改造后测量小束流尺寸的需求,设计了干涉法测量束团尺寸与发射度系统。简要介绍了在可见光波段利用干涉法测量束团横向尺寸的原理,详细介绍了该系统的光路与软硬件系统和图像处理算法。为了消除CCD的本底噪声对测量的影响,建立了本底噪声图像与束流流强的查找表,最终得到了多束团模式下的在线实验结果。测量得到的水平尺寸为265μm,测量误差为5.78μm;垂直尺寸为114μm,测量误差为4.89μm。