上海光源储存环高频功率源

上海光源(SSRF)是一台能量为3.5GeV的中能第三代光源.储存环的设计束流是300mA,总的束流功率约625kW,借鉴国际先进经验,从THALES等公司引进500MHz 300kW(cw)高频发射机(包括速调管和相应的PSM型电源)及350kW(Cw)环流器等作为三套高频功率源的主体,一一供给三套超导高频腔,加速电子以补偿其同步辐射以及其他功率损耗.近一年来我们完成了储存环高频厅和其水冷、风冷、配电系统的建设,台速调管的制造厂验收测试,三套发射机的就位安装和调试,第一套发射机的现场验收测试,第一台环流器的安装和高功率验收测试,第一套高频功率源的高功率传输系统在不同反射相位下的满功率老炼.第二、三套发射机的现场验收测试正在进行中,预计10月份全·部完成.迄今为止所有的验收项目均达到技术指标.本文简要地叙述了SSRF高频功率源的选型、技术指标、设计方案、总体布局,重点介绍了现场验收测试的结果.     

BEPCⅡ高频发射机和环流器的调整和测试

北京正负电子对撞机升级改造工程(BEPCⅡ)将采用的频率500MHz、输出功率250kW的高频发射机和环流器已安装、调整、测试和验收完毕,这是国内建立的第一套500MHz/250kW发射机系统.本文将详细介绍机器的调测试的原理和各项测量内容及结果, 并比较设计指标和要求,来阐述此发射机的实际技术指标和测试性能.     

ADS注入器Ⅰ高频四极场功率源系统研制

ADS注入器Ⅰ高频四极场(RFQ)功率源系统将为325MHz RFQ提供连续波功率,使束流离开RFQ时,其能量达到几MeV。功率源系统除了补偿RFQ腔耗外,还必须提供足够的功率以保证RFQ中的加速电场。ADS注入器ⅠRFQ功率源系统主要包括600kW连续波速调管、80kV/18A基于脉冲步进调制技术的PSM电源、环流器以及相应的波导传输系统等。根据ADS总体指标和RFQ的相关技术参数,提出了功率源的总体布局、技术指标以及设计要求等,在此基础上完成系统安装与调试,并通过专家组测试与验收。     

硼中子俘获治疗实验装置射频功率源系统

中国科学院高能物理研究所建造了一台基于加速器的硼中子俘获治疗（BNCT）实验装置。射频功率源系统为352.2 MHz射频四极加速器（RFQ）提供高频功率,使束流离开RFQ时,其能量达到3.5 MeV。BNCT射频功率源系统主要包括速调管功率源、数字低电平控制系统、射频传输系统。本文介绍了BNCT射频功率源系统,主要包括物理需求、系统组成、关键设备、安装和调试。目前该装置已进行动物实验,加速器打靶束流功率4.3 kW,加速器射频功率源系统运行稳定。     

冷却储存实验环功率源的设计与计算

 对兰州重离子加速器冷却储存环实验环(CSRe)的高频系统功率源的设计作了详细的工程计算,工作频率范围为0.5~2.0 MHz,工作于基波及二次谐波模式,发射机不仅能工作于点频连续波模式,而且还可以工作在扫频调制模式,输出最大功率达到70 kW。满足最高加速或减速电压10 kV的设计要求,能够用于捕获放射性次级束并将束流的能量从400 MeV/u 减速到 30 MeV/u。     

上海光源数字化低电平控制系统的硬件设计与实现

 设计了上海光源高频低电平控制系统,它是以数字化技术为基础,采用上下变频和IQ调制解调技术,实现幅度、频率和相位的反馈控制。上海光源储存环的束流设计流强为300 mA,为了抑制由此带来的Robinson不稳定性和纵向零模束流振荡,加入了高频直接反馈和零模束流反馈环路。从上下变频技术、IQ调制解调技术、时钟分配及锁相技术等方面对上海光源数字化低电平系统的硬件设计及其实现进行了阐述,给出了该系统试验、高功率下运行的测试结果,实现了设计要求的幅度控制精度±1%、频率控制精度 ±10 Hz和相位控制精度± 1°的技术指标。     

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.     

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.     

上海同步光源定时系统物理设计

正在建造中的上海光源(SSRF)设计为一台能量为3.5GeV的第三代同步辐射光源,其定时系统的物理设计使其能够满足储存环的不同运行模式,如单束团模式、多束团模式、混合模式及Top-up运行模式,定时系统具有高的稳定性和低的时间晃动.基于EPICS控制系统的定时系统可提供精确的可编程序事件驱动信号序列,根据不同需求提供电子枪、调制器、增强器和储存环高频,注入引出及束测等设备的触发信号.     

BEPCⅡ高频功率源技术要求和设计

北京正负电子对撞机升级改造工程(BEPCⅡ)将采用频率为500MHz的高频系统取代现有的200MHz高频系统,其对撞模式的束流流强设计指标为0.91A, 这对高频功率源提出了很高的要求. 本文根据BEPCⅡ总体指标和高频系统的相关技术参数, 提出了其高频功率源的总体布局、技术指标和设计要求以及配套设施的设计方案,在此基础上我们已完成了第一套高频功率源的安装和调试, 并通过了专项和整机的测试验收.     

Direct growth of graphene films without catalyst on flexible glass substrates by PECVD

A hydrogen-plasma-etching-based plasma-enhanced chemical vapor deposition(PECVD) synthesis route without metal catalyst for preparing the graphene films on flexible glass is developed. The quality of the prepared graphene films is evaluated by scanning electron microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy, ultraviolet-visible spectroscopy, and electrochemical measurements. In a radio frequency(RF) power range of50 W–300 W, the graphene growth rate increases with RF power increasing, while the intensity ratio of D-to G-Raman peak(ID/IG) decreases. When the RF power is higher than 300 W, the ID/IGrises again. By optimizing experimental parameters of hydrogen plasma etching and RF power, the properties of as-prepared flexible graphene on glass are modulated to be able to achieve the graphene's transparency, good electrical conductivity, and better macroscopic uniformity.Direct growth of graphene film without any metal catalyst on flexible glass can be a promising candidate for applications in flexible transparent optoelectronics.     

Experimental results of helicon sources

Helicon plasma sources are known as efficient generators of uniform and high density plasma.A helicon plasma source was developed for the investigation of plasma stripping and plasma lenses at the Institute of Modern Physics, CAS.In this paper, the characteristics of helicon plasma have been studied by using a Langmuir four-probe and a high plasma density up to 3.9×10~(13)/cm~3 has been achieved with the Nagoya type Ⅲ antenna.In the experiment, several important phenomena were found: (1) for a given magnetic induction intensity, the plasma density became greater with the increase of RF power; (2) helicon mode appeared at RF power between 300 W and 400 W; (3) the plasma density gradually tended to saturation as the RF power increased to the higher power; (4) a higher plasma density can be obtained by a good match between the RF power and the magnetic field distribution.The key issue is how to optimize the matching between the RF power and the magnetic field.Moreover, some tests on the extraction of ion beams were performed, and preliminary results are given.The problems which existed in the helicon ion source will be discussed and the increase in beam density will be expected by extraction system optimum.     

冷藏蒸发器面积可变的旁通双循环冰箱

本文在详细介绍了蒸发器串联单循环冰箱、传统旁通双循环冰箱和蒸发器并联的分立双循环冰箱缺点的基础上,提出了一种冷藏蒸发面积可变的旁通双循环冰箱。该循环是在传统旁通双循环冰箱的旁通回路中串联一个附加冷藏蒸发器实现的。本文分析了影响冷藏蒸发面积可变的旁通双循环冰箱节能的因素,主要为冷藏室负荷、旁通回路负荷及主循环、旁通循环的系统COP,并从理论上得出了各因素与节能效果的函数关系。应用该函数关系,在目前冰箱的实际工况下,冷藏蒸发面积可变的旁通双循环冰箱比蒸发器串联单循环冰箱节能13.48％。     

Development of a 500 MHz high power RF test stand

A flexible high power RF test stand has been designed and constructed at IHEP to test a variety of 500 MHz superconducting RF components for the upgrade project of the Beijing Electron Positron Collider (BEPCⅡ), such as the input coupler, the higher order modes (HOMs) absorber and so on. A high power input coupler has been conditioned and tested with the RF power up to 250 kW in continuous wave (CW), traveling wave (TW) mode and 150 kW CW in standing wave (SW) mode. A prototype of the HOMs absorber has been tested to absorb power of 4.4 kW. An introduction of the test stand design, construction and high power tests is presented in this paper.     

基于射频功率调节的负离子源束流反馈控制研究北大核心CSCD

基于射频负离子源的中性束注入系统是高功率长脉冲(稳态)运行中性束注入系统的最佳选择。负离子源是中性束注入系统的核心部件,需要实现稳定的负离子束引出和加速。在负离子源的运行过程中引出负离子电流会发生变化,尤其在长脉冲、高能量运行条件下会更加明显,因此无法满足稳定运行的要求。为了实现引出束流的稳定引出,开展了束流反馈控制研究,研发了一套基于射频功率调节的束流反馈控制系统,并将束流反馈控制系统应用在射频负离子源测试平台,开展了束流反馈控制测试。测试结果表明束流反馈控制系统能够实现对束流的实时反馈调节以获得束流的稳定引出,验证了基于射频功率调节的束流反馈控制的可行性,为高功率射频负离子源的研制提供支持。     

Study on the RF Power Necessary to Ignite Plasma for the ICP Test Facility at HUST

An Radio‐Frequency (RF) Inductively Coupled Plasma (ICP) ion source test facility has been successfully developed at Huazhong University of Science and Technology (HUST). As part of a study on hydrogen plasma, the influence of three main operation parameters on the RF power necessary to ignite plasma was investigated. At 6 Pa, the RF power necessary to ignite plasma influenced little by the filament heating current from 5 A to 9 A. The RF power necessary to ignite plasma increased rapidly with the operation pressure decreasing from 8 Pa to 4 Pa. The RF power necessary to ignite plasma decreased with the number of coil turns from 6 to 10. During the experiments, plasma was produced with the electron density of the order of 10¹⁶m^–3 and the electron temperature of around 4 eV. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Efficient adjustment of the RF parameters of directly modulated laser diodes with ‘RF’ light-current parameters

An efficient method of adjusting the RF parameters of directly modulated laser diodes (LDs) is presented. By using the light-current parameters estimated from initial RF measurements, the new bias and modulation currents are obtained self-consistently for the target extinction ratio and average optical power. Experiments performed using distributed feedback lasers show that this adjustment method works efficiently, bringing the initial RF parameters very close to the target values within a couple of iterations. This method can be useful in manufacturing where there is a need to adjust the RF performance of the direct-modulated LDs to a desired specification.     

射频等离子体光源高效固态功率源的设计

针对射频等离子体光源(LEP)开发了一种较高抗负载失配能力的高效驱动功率源。采用三次谐波开 路和偶次谐波短路,并利用集总参数和分布参数相结合的拓扑结构,实现了谐波控制的高效 F 类功率放大器;利 用单片机控制固态源的工作频率,使其与光源谐振频率的变化一致,减小功放输出的驻波比,提高长期可靠性。 对高效固态功率源进行连续波满功率测试和等离子体光源的匹配性测试。结果表明,末级 F 类功放在 435~445MHz 频段内输出功率大于 200W,漏极效率 80.7%以上,功率源在等离子体光源工作频段内整体效率为 77.5%;与等离 子体光源谐振器的联合热测试中,系统光效为 86.21m·W⁻¹。     

U型槽刻蚀工艺对GaN垂直沟槽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管电学特性的影响

U型槽的干法刻蚀工艺是GaN垂直沟槽型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)器件关键的工艺步骤,干法刻蚀后GaN的侧壁状况直接影响GaN MOS结构中的界面态特性和器件的沟道电子输运.本文通过改变感应耦合等离子体干法刻蚀工艺中的射频功率和刻蚀掩模,研究了GaN垂直沟槽型MOSFET电学特性的工艺依赖性.研究结果表明,适当降低射频功率,在保证侧壁陡直的前提下可以改善沟道电子迁移率,从35.7 cm^2/(V·s)提高到48.1 cm^2/(V·s),并提高器件的工作电流.沟道处的界面态密度可以通过亚阈值摆幅提取,射频功率在50 W时界面态密度降低到1.90×10^12 cm^-2·eV^-1,比135 W条件下降低了一半.采用SiO2硬刻蚀掩模代替光刻胶掩模可以提高沟槽底部的刻蚀均匀性.较薄的SiO2掩模具有更小的侧壁面积,高能离子的反射作用更弱,过刻蚀现象明显改善,制备出的GaN垂直沟槽型MOSFET沟道场效应迁移率更高,界面态密度更低.     

中国散裂中子源直线射频低电平远程控制软件研制

中国散裂中子源一期工程的直线加速器,共有8套数字化射频低电平控制单元,射频低电平的本地控制属于EPICS的异构系统,无法直接与EPICS客户端进行通信。通过在射频低电平本地控制上位机程序中嵌入一个C#类型的EPICS服务器程序,实现了使用EPICS客户端对射频低电平系统的远程控制, 从而把射频低电平控制系统接入基于EPICS框架的控制系统中。直线射频低电平远程控制投入在线运行以来,运行稳定可靠。