基于合肥先进光源的准直参考网络机械系统设计及其仿真分析

新一代粒子加速器中磁铁位置与姿态的准确测量和安装依赖于各项技术的综合运用。实现磁铁在全局坐标系中准确定位,并且快速精密安装测量,为了建造高亮度、低发射度的第四代同步辐射光源,国家同步辐射实验室开展了"合肥先进光源(HALF)"的预研工作。作为准直测量系统的重要研究内容,创新性地提出了准直参考网络方法。为了保证准直测量精度,对准直参考网络的机械系统本身的形变要求很高,通过ANSYS软件对机械系统整机进行了静力学仿真,根据分析结果对准直基准板进行了优化设计,使其满足工作条件要求。     

高能同步辐射光源验证装置振动线准直系统结构设计

振动线准直技术是为了满足新一代同步辐射光源对超低发射度的要求而正在研究的准直技术。新光源要求磁铁具有极高的准直精度,同一支架上的磁铁间准直精度要求小于±30μm。介绍了高能同步辐射光源验证装置振动线准直系统的设计,描述了振动线准直系统的具体机械结构方案、电路结构方案和运动控制与数据采集方案等。     

合肥光源利用电阻分流法的基于束流准直系统的研制

 介绍了合肥光源基于束流准直系统的研制,该系统利用可开关的电阻分流法构成,并采用固态继电器进行四极铁分流控制。利用该系统可以测量束流位置检测器的电中心相对相邻四极铁磁中心的位置偏移。给出了合肥光源基于束流准直系统的一些测量结果。     

振动线测量技术在高能同步辐射光源增强器预准直单元中的应用

高能同步辐射光源（HEPS）的预准直单元数量庞大,且磁铁准直精度要求极高,为检验HEPS增强器预准直单元磁铁准直精度,需要在实验厅按照一定比例对其进行振动线磁中心验证测量。基于预研阶段已研发的振动线系统,详细介绍了振动线磁中心测量原理及扫描方法,研究了HEPS增强器两铁单元的磁中心准直精度检测方法并进行了验证实验。设计并搭建了振动线高精度重复定位夹持机构装置,研究了振动线下垂量的修正方法,并对增强器两铁单元的磁中心扫描结果进行拟合分析。实验结果表明,HEPS增强器两铁单元满足磁铁间相对位置误差优于50μm的预准直精度要求。     

电子储存环中闭合轨道和色散函数的校正

电子储存环中,由磁铁元件制造误差和安装误差导致的闭合轨道和色散函数的畸变,通常会引起一系列的负面效应,介绍了以合肥光源储存环为模型,用响应矩阵的奇值分解法对闭合轨道和色散函数进行校正的可行性研究结果.     

粒子加速器丝线位置测量电容传感器标定方法北大核心CSCD

在高能同步辐射光源中,为了提高磁铁的准直精度,采用磁中心代替机械中心进行磁铁标定,通过振动线或旋转线等技术获得磁铁的磁中心位置,以及通过电容式位移传感器测量得到丝线的位置,从而实现磁中心与准直靶标的关联。为了实现丝线位置的高精度测量,必须对电容传感器进行精确标定,因此介绍了一种电容式位移传感器,并对其标定方法进行了研究,提出了网格化的数据采集方式以及高阶多项式拟合的数据处理方法,搭建了传感器标定平台并开发了相应的标定控制程序,实现了对传感器的自动控制、数据采集和高精度标定过程。经过分析与对比,标定后的电容传感器达到μm级的位移测量精度,为磁铁的高精度准直提供了基础。     

振动线准直技术的原理和研究概述

振动线准直技术是一种通过直接测量空间磁场分布情况来进行磁铁设备准直的方法,其原理完全不同于目前国内正在使用的基于磁铁机械结构进行准直的方法。振动线方法具有很高的准直精度和灵敏性,可以用于单个磁铁磁中心测量、磁铁准直标定和多块磁铁磁中心准直等。主要介绍了振动线准直技术的原理、起源和国际上的应用研究概况。     

武威重离子治癌装置高能束线的准直安装

武威重离子治癌装置高能线爬升段上下跨度约为18m,由于超大超重元件的悬空安装和狭小的安装空间及通视条件不足,使得就位时磁铁的位置及角度与地面做标定时不同,给准直安装工作带来了挑战。借助于激光跟踪仪和三维控制网,通过多重坐标转换,探索了一种新的方法,消除了爬升段磁铁调节时角度带来的偏差,有效提高了准直安装的工作效率,使得最后所有的磁铁安装各向安装误差均控制在0.10mm以内,其结果优于该装置的精度要求,为整体安装进度提前提供了有力保证。     

Frequency Map分析在合肥光源GPLS上的应用

介绍了Frequency Map Analysis在合肥光源上的应用,通过粒子跟踪得到加入六极以及八极磁铁后合肥光源的tune漂移,根据得到的tune图分析高阶共振情况计算发现通用光源模式(GPLS)lattice处在弱共振带上.     

利用局部凸轨法产生可调长间隔的SR脉冲

 为了拓展合肥同步辐射光源的用途,满足一些实验需要长时间间隔同步辐射脉冲的要求,研究利用垂直局部凸轨法产生时间间隔可调的同步辐射脉冲。分别对合肥同步辐射光源的3种Lattice参数进行物理计算与数值模拟,并分析了凸轨磁铁的插入对储存环参数的影响。     

合肥光源储存环上八极磁铁的动力学效应分析

 为达到合肥光源二期工程通用模式的设计流强，在储存环上选择垂直方向β函数比较大的位置增加一组八极磁铁。该组八极磁铁对水平方向动力学孔径影响很小，虽然垂直方向动力学孔径明显减小，但仍然大于物理孔径，不会影响束流的注入积累过程。该组八极磁铁产生的垂直方向振荡频率分散可以提供ms量级的Landau阻尼时间，将明显增强抑制垂直方向束流集体不稳定性的能力。该组八极磁铁投入运行后，合肥光源注入积累过程明显改善，注入流强从无八极磁铁时的约100 mA提高到330 mA左右。     

合肥光源储存环聚焦模型标定

 描述了利用轨道响应矩阵拟合技术标定合肥光源储存环聚焦模型的过程及实验结果。通过响应矩阵分析，得到了合肥光源储存环弯铁边缘聚焦强度约为0.1 mrad/A，场积分为0.62~0.63，考虑了四极铁聚焦强度的修正系数的影响，发现了原四极铁磁测数据中较大的系统偏差，分析结果和备用磁铁的磁场测量数据吻合良好。在此基础上建立的合肥光源储存环理论模型可以准确地描述实际储存环线性光学特性。     

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。     

CSNS/RCS引出系统快脉冲冲击磁铁的磁场仿真和结构设计

中国散裂中子源快循环同步加速器引出系统快脉冲冲击磁铁,由分组安装于三个真空箱内的8台磁铁组成。对冲击磁铁进行磁场仿真和结构设计,并使用仿真软件进行优化。仿真结果表明:磁铁中心场60%宽度内的磁场均匀性达到0.7%,满足物理设计要求。同时,对两台磁铁间距大小与互感的关系进行模拟计算和分析。磁铁结构设计中,针对原样机中出现的铁芯不能可靠固定问题,进行修改和完善,并且设计出了一种简单实用的多螺栓滑动支撑结构,可使多台磁铁平稳推入真空箱内,同时完成多台磁铁的准直和固定。     

NEG镀膜真空盒在线激活的初步研究

合肥先进光源（HALF）是一台正在规划中的衍射极限同步辐射光源,其紧凑的物理设计和小孔径磁铁导致传统离散分布的真空泵系统很难达到衍射极限储存环所需的超高真空环境。镀有NEG（Non-Evaporable Getter）薄膜的小孔径真空盒不仅节约空间,还具有分布式吸气的能力,能满足衍射极限装置对超高真空的需求。NEG膜层需要在一定温度下激活才能具有吸气作用,因此在满足其他部件安全的前提下,它的激活方法与工艺十分重要。本文通过建立在线激活NEG薄膜的温度分析模型,模拟在加热温度为180 ℃和200 ℃情况下的NEG镀膜真空盒及磁铁的温度分布;采用聚酰亚胺加热膜缠绕管道的加热方式对管道的在线激活工艺进行初步研究,完成银铜（OFS）真空管在线激活时的温度测量,测得磁铁最高温度保持在40 ℃左右,验证了NEG镀膜真空管在线激活时四极磁铁的安全性。此研究为合肥先进光源NEG镀膜真空盒在线激活提供了解决方案和工作基础。     

振动线数据采集和数据处理方案设计与验证

振动线理论提供了一种高精度准直方法,将振动线理论应用于共架磁铁准直,可大大提高共架磁铁间的准直精度。介绍了应用振动线准直共架磁铁的实施方案,从总体方案出发,以振动线理论为依据提出了一种振动线系统数据采集和数据处理设计方案,并对传感器工作点对准、导线电流测量、数据采集设备选取、磁感应强度计算、磁场中心计算等关键问题进行分析,给出了解决方案。最后通过实验验证了方案的可行性以及系统的测量精度。     

冷却储存环主环磁铁的准直测量

采用激光跟踪仪及配套带软件Insight对兰州重离子加速器冷却储存环主环磁铁进行了安装和准直。首先建立全局坐标系，用来确定从源体到实验环各子系统的理论原点的位置；而各个子系统又分别以各自的理论原点为基础建立局部坐标系，用来安装定位本系统内的各个元件；对各个子系统中的每一个元件还采用了元件坐标系。准直测量时，先在每块磁铁上焊接8个测量基准；然后对磁铁上的基准进行测量，以确定其在元件坐标系中的位置；再架设激光跟踪仪，测量主环控制网点，恢复主环局部坐标系，根据元件在主环局部坐标系中的位置及理论坐标，计算出相关的变换参数；转入元件坐标系，采用激光跟踪仪及Insight 软件显示实时测量坐标及其与理论值之差，其精度达到0.15 mm。     

冷却储存环主环磁铁的准直测量

 采用激光跟踪仪及配套带软件Insight对兰州重离子加速器冷却储存环主环磁铁进行了安装和准直。首先建立全局坐标系，用来确定从源体到实验环各子系统的理论原点的位置；而各个子系统又分别以各自的理论原点为基础建立局部坐标系，用来安装定位本系统内的各个元件；对各个子系统中的每一个元件还采用了元件坐标系。准直测量时，先在每块磁铁上焊接8个测量基准；然后对磁铁上的基准进行测量，以确定其在元件坐标系中的位置；再架设激光跟踪仪，测量主环控制网点，恢复主环局部坐标系，根据元件在主环局部坐标系中的位置及理论坐标，计算出相关的变换参数；转入元件坐标系，采用激光跟踪仪及Insight 软件显示实时测量坐标及其与理论值之差，其精度达到0.15 mm。     

合肥光源光开关系统的研制

 合肥光源的运行模式是多束团运行模式,光开关系统可以从多束团中选取单个束团提供给条纹相机测量和研究。由于条纹相机光阴极易损坏,光开关系统的使用,极大地降低了输入光功率,有效地保护了光阴极。介绍了光开关的工作原理,根据合肥光源光脉冲的波长、重复频率、束团尺寸以及束团长度,进行了光开关系统设计。介绍了电光调制器的特性、高压驱动单元和高速同步分频器的性能、系统准直和调试过程,并给出了示波器和条纹相机的测量结果。     

合肥800MeV电子储存环测量四极铁磁中心的初步研究

对四极铁的直流K调制进行了理论分析和推导,并采用可开关的电阻分流法构成基于束流准直系统.该技术不仅可以测量束流位置检测器(BPM)相对相邻四极铁磁中心的位置,还可以进行储存环的β函数测量.给出了合肥光源基于束流准直系统的一些测量结果.