上海光源HLS系统技术方案

地基不均匀沉降会引起加速器磁铁等关键部件的位置变化, 这些变化对加速器运行的影响越来越受到国内外各实验室的重视. 在建的上海三代同步辐射光源地处地质条件复杂的上海浦东, 有必要建立对加速器所在的地基和关键部件的不均匀沉降的监测系统. 静力水准系统(Hydrostatic Levelling System, HLS)主要用于实时监测地基以及支撑在垂直方向(高程)的位置变化. 本文讨论了上海光源中静力水准系统的设计方案, 主要参数, 以及理论计算等. 通过讨论可以更全面了解在加速器中建立静力水准系统的重要性和必要性.     

上海光源准直测量方案设计

 上海光源在准直测量方案设计中面临的最大挑战来自于松软地基及高精度的定位要求。上海光源的准直过程分为控制网测量、元件标定、预安装准直、现场安装及平滑测量5个关键步骤。采用激光跟踪仪和静力水准系统等测量手段，将控制网精度设计为0.08 mm，其余步骤精度达到0.05 mm，以保证相邻共架机构的准直精度达到0.12 mm，优于0.15 mm的设计指标。方案在注重精度指标的同时，还兼顾了可靠性、测量效率、费用及实时监测的可能性。     

静力水准系统用于基准高差测量的研究

为了拓展静力水准系统（HLS）在粒子加速器准直测量工作中的应用,开展了针对HLS系统用于多点间基于水平面的基准高差测量的实现方法的研究。基于传感器工作原理,设计并搭建了一套由双频激光干涉仪、高精度位移平台、HLS传感器等组成的比对系统,利用该系统控制多传感器在同一坐标系下观测同一液位。通过比对获得多传感器间基于底部坐标系的零位高度差,实现了多个传感器坐标系间相对于水平面的高差值测量,并验证了高差测量精度优于5 μm。除此之外,通过在HLS传感器上方安装靶座,使用三坐标测量机(CMM)严格标定各传感器电极板至靶球球心的距离,实现了多靶球球心位置基于水平面的高差值测量,并验证了其测量精度优于30 μm。     

环境温度对合肥光源束流轨道稳定性的影响

 环境温度是影响电子束流轨道稳定性的重要因素之一，国内外大多数加速器实验室为此都建立了较为完备的环境温度监测系统和恒温空调系统。合肥光源(HLS)是第二代光源，全环闭合轨道垂直方向上要求稳定在100 mm以内。为定量研究和分析环境温度对合肥光源的电子束流轨道的影响，建立了环境温度监测系统。着重介绍了环境温度监测系统的组成、辐射干扰问题以及数据分析方法。数据分析结果表明：环境温度与束流位置之间具有较强的相关性，垂直方向环境温度每变化1 ℃,束流位置变化10～20 mm。     

基于嵌入式EPICS的合肥光源储存环束流损失监测系统

针对合肥光源储存环恒流运行(Top-off)改造等性能提升的需要,研制了新型的基于嵌入式EPICS架构的储存环束流损失监测(BLM)系统,用于监测储存环中束流损失发生的位置和大小。新BLM处理器获取储存环各处双PIN型光电二极管传感器所采集的簇射电子的信号,分析处理后通过各个处理器内部的嵌入式系统所运行的EPICS程序将数据实时发布到加速器控制网络,使中控室能够实时获取束损的数据。新BLM系统能够实时对双PIN型传感器进行自检操作,排查故障隐患,提高了系统运行的效率和可靠性,经过试运行表明,新BLM系统可完全满足合肥光源恒流的运行需要。     

电网波动对上海光源运行的影响及分析

电网波动对上海光源加速器的正常运行有较大影响。针对该问题,展开了系统的分析和研究工作。首先介绍了电网波动的成因以及电网波动对上海光源的影响情况。通过对具体事例进行分析,优化了上海光源加速器受电网波动影响后的基本恢复流程。分析了各硬件系统在发生电网波动时的不同表现,并依此探讨了如何优化此类故障的处理流程,建立完善的机器恢复程序。针对外电网波动提出若干建议,并提出了面对电网波动时需要采取的措施,尽可能降低电网波动对如低温压缩机、超导高频腔等关键设备的影响。以期缩短实际故障时间,加快机器恢复速度,保障上海光源稳定运行。以近10年运行数据为基础,研究发现电网波动对上海光源的影响存在若干重要阈值,这些阈值对机器恢复具有指标性作用。对因电压暂降产生的二次故障进行分析讨论,并提出若干建议。     

上海光源工作点在线监测系统

上海光源储存环运行在恒流注入(top-up)模式下每10min注入一次,注入引起的β振荡为测量工作点提供了有利条件。通过数字束流位置处理器采集储存环注入时的逐圈数据,对数据进行快速傅里叶变换计算获得工作点,以此搭建了刷新间隔为10min的工作点在线监测系统。2014年上半年的运行结果表明,该系统能够有效检测工作点变化并评估加速器工作点可达到的最优性能。利用该系统能够及时发现加速器运行异常,并结合各设备运行状态可有效定位异常原因。     

合肥光源储存环温度监测系统

温度是影响电子束轨道稳定的重要因素之一,大多数加速器都需要为其建立完备的冷却恒温系统及相应的监测系统.描述了合肥光源基于EPICS(Experimental Physics and Industrial ControlSystem)分布式控制系统开发的温度监测系统的硬件结构、软件设计、测试结果及其历史数据库.经实际运行表明,该系统能很好满足与温度相关的机器研究和运行的需要.     

上海光源增强器动态升能过程分析

上海光源增强器采用FODO型磁聚焦结构, 由28个FODO单元组成, 周长180m, 可将直线加速器引出的100MeV的电子束加速至3.5GeV, 用于储存环的注入, 重复频率为2Hz. 增强器的动态升能过程将直接影响到储存环的注入效率. 报告上海光源增强器动态升能过程中磁铁磁场、高频电压的上升过程、涡流效应及影响以及束流参数的变化等.     

第三代同步辐射光源储存环支撑组件振动控制研究

第三代同步辐射光源对束流轨道稳定性要求很高, 上海光源是一台在建的第三代光源, 束流位置稳定度要求达到微米乃至亚微米级. 地基振动会使储存环磁聚焦结构中的各种元件发生机械振动引起随时间变化的束流闭合轨道畸变, 影响束流轨道稳定性. 上海光源场地振动幅值大, 需要研究措施控制机械组件的振动. 阻尼减振是一种有效的振动控制方法, 针对上海光源储存环机械组件, 作者设计了一种阻尼减振方案. 试验结果表明, 该方案能有效地控制机械组件的振动. 这对于保证上海光源的束流稳定性要求有积极意义.