强流脉冲束流位置探测器标定装置物理设计

从强流脉冲电子直线感应加速器电子束流位置探测器测量原理出发,进行了标定装置物理设计,确定标定装置采用同轴结构,对束流探测器位置测量精度和测量范围、偏心同轴线对位置标定结果的影响进行了理论分析,并根据分析结果确定同轴结构内外导体相对位置调节范围、同轴线长度和特性阻抗。电路模拟和实验测量结果验证了在非匹配传输条件下可以得到满足位置标定要求的快脉冲信号波形。     

基于束流位置探测器的束团长度测量

分析了驱动电子束团的频域特性,研究了基于该特性进行长度测量的理论基础;使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模,用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算;对不同长度的束团进行了测量和计算,并且分析了束团位置在真空管道中偏移对束团长度测量的影响。由测量结果可见,电子束团长度在10~100 ps(3~30 mm)时,测量误差均小于2%,满足中国工程物理研究院高平均功率自由电子激光太赫兹实验测量的使用要求。     

电阻环束流探测器的标定

 电阻环探测技术是一种成熟、实用的在线测试束流技术，它能给出束流的大小和束流质心的位置。在即将投入使用的20MeV直线感应加速器中，该技术将作为一种精确的束流诊断手段。为此设计了一套精密的束流模拟和电阻环标定装置，其束流位置的定位精度达到0.02mm，以之对精心设计的电阻环进行标定。标定的结果表明电阻环对束流质心位置的测试精度达到0.5mm，经标定后的束位置拟合值绝对误差不大于0.2mm。     

束流位置监测系统的研制及其在国家同步辐射实验室二期工程中的应用

 介绍一种储存环束流位置监测系统的标定装置。这套标定装置是为NSRL二期工程储存环注入段真空盒改造而研制的。系统的标定精度达±0.01mm。该装置已用于新增注入段真空管的束流位置探测器的定标，获得了探头定标值，并根据其拟合和计算结果对注入段真空管进行了筛选，被选中的真空管已装入储存环注入段。     

BEPCⅡ试验束束流位置探测器的研制

 为实现试验束束流位置的非拦截测量,研制了3个条形电极束流位置探测器和一批真空定位子。利用高定位精度电控精度电控位移平台对这3个探测器分别进行了标定,随后进行了束流初步试验。探测器主要由位于真空管道内的4条1 mm厚不锈钢条带构成,条带上感应信号的大小反映束流位置的变化。给出了探测器的定标系数、系统特性阻抗和端口传输系数。     

用钮扣电极测量强流直线感应加速器束流位置

 介绍了钮扣电极测量强脉冲束流位置的基本原理，以及针对钮扣电极所设计的一套模拟实验标定装置；着重介绍了钮扣电极测量束流位置的实验过程，以及在实验中所遇到的问题和对实验平台所做的改进。实验表明钮扣电极对束流位置的测量精度达到亚mm量级，对于束位置偏心测量的相对误差范围在10％以内。     

用于能量标定的束流损失测量系统

为精确地测量合肥电子储存环电子束的能量,建立了一套束流损失的测量装置,选择了一款对低能光子探测效率高的塑料闪烁体探测器,根据测量到的束流损失信号研制了一套数字化的信号处理电路,并进行了实际测量。测量结果表明该束流损失测量系统能够精确、灵敏地反映出束流损失的变化,可以用于自旋共振退极化法标定电子束能量的实验;并介绍了自旋共振退极化法的测量原理及依据的理论基础。     

用束流位置监测器测量上海光源束流寿命

通过理论分析研究了电磁耦合型束流位置探测器（BPM）用于束流寿命测量的可行性,并在上海光源储存环上进行了束流实验,对其性能进行了评估。实验结果表明,与目前常用的直流流强变压器（DCCT）系统相比,BPM给出的束流寿命具有更高的带宽和分辨力,有利于进行不同时间尺度的束流寿命评估,而且可以通过多个平均的方式来进一步提高测量精度。     

用束流位置监测器精确测量储存环流强

 束流位置监测器（BPM）是粒子加速器束测系统中最为常见的元件,该探头输出信号中除包含束流位置信息外还包含电荷量等其它信息,可作为多参数束流诊断设备。采用BPM理论分析和数值仿真分析相结合的方法讨论了该种探头同时用于束流流强测量的可行性。在上海光源储存环上进行了束流试验,测定了全环140个BPM的流强标定系数,对BPM用于流强测量的分辨率、束流位置依赖性、频率依赖特性进行了测试,根据实验结果讨论了该方法在当前技术条件下所能达到的性能及其局限性。     

HLS注入段束流位置探头定标电场的拟合和误差计算

 描述了束流位置探测器(BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为10μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达1μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源（HLS）定标系统条件下的电场拟合函数及相关的BPM-Mapping图和误差计算结果,较精确地计算出该高精度定标系统误差。     

BEPCⅡ激光丝系统探测器模拟研究(英文)

BEPCⅡ上正在进行激光丝系统的研究。基于GEANT4对激光丝系统探测器进行了模拟。首先模拟了康普顿散射信号在探测器材料中电磁簇射的分布,确定了探测器初始尺寸。之后模拟了不同尺寸下探测器的输出,根据模拟结果确定了探测器的最终尺寸,使得探测器在所确定的尺寸有较大的信号输出。还进行了不同康普顿散射位置时探测器的响应模拟,结果表明束流管道的影响是不可忽略的,是探测器响应非线性的主要原因,预计该结果对束流截面测量有重要意义。最后简要介绍了BEPCⅡ几种可能的束流能量时,探测器信号输出和能量泄漏的模拟结果。     

强流束流偏角探测器模拟与测试

基于束流横向偏角与束流产生轴向磁场成正比的原理,设计了环状PCB结构的轴向B-dot探头,用于直接测量束流偏角。设计并搭建了标定平台对探头进行了测试,同时利用CST MWS程序对探头进行了建模计算。计算结果与实验结果一致,表明了轴向B-dot探头可直接应用于束流偏角测量。分析了影响探头频率适用范围的原因,并根据模拟计算结果给出了改进措施。该探测器在标定平台输入上升时间130ns,半高宽160ns的高压信号时,探头对偏角信号的响应灵敏度为314mV/(kA·mrad)。     

“三剖面”法对HIRFL束流发射度的测量

通过三个多丝剖面监测器测量漂移空间三点处的束流剖面,对HIRFL加速器横向束流发射度(_(12)C~(+6)束)进行了测量。文章给出了测量综合结果,并着重计算分析了“三剖面”法发射度测量中,三个探测器之间的距离、测量区间束腰的位置和束腰的大小对测量误差的影响,最后给出了测量最佳条件。     

PPAC在单粒子效应地面模拟实验中对束流均匀度测量的应用

单粒子效应(SEE)加速器地面模拟需要离子束具有较好的均匀度,针对回旋加速器单粒子效应模拟的束流特点,建立了一套以位置灵敏平行板雪崩探测器(Parallel Plate Avalanche Counter,PPAC)为基础的均匀度探测系统并完成了带束测试,对它的结构、工作原理、均匀度获得方法及带束测试结果进行描述。为验证PPAC测量结果准确性,在带束测试过程中,前方同时放置PET膜测量穿过PPAC探测器的粒子分布,与离子径迹测量结果对比,给出PPAC的均匀度的测量误差在5%之内。探测器具有50 mm×50 mm的灵敏面积和小于1 mm的位置分辨,符合单粒子效应实验对束流均匀度测量的要求。     

电阻环法模拟测量电子束流的大小和位置

本文介绍了通过测量束流在输运管壁上形成的感应电流，来确定直线感应加速器束流大小、位置的一种方法。实验证明，这种测量方法不会影响电子束在管道中的传输，且测量精度高，装置简单，并可装在真空系统的外面，便于维修。     

离子通道中环形束流分布与场解的自洽理论

考虑环形束流的空间电荷效应与相对论状态下的自磁效应对离子通道——环形束流系统的影响，研究了通道中环形束流的轨道与场解的自洽平衡态.利用动力学理论得到了电子平衡态分布函数以及环形束流的径向位置和通道内电磁场的自洽解.研究发现，相对论束流的自场对系统平衡态有很大影响，并证实了系统自洽平衡态的存在.数值计算给出了束流位置与通道半径间随能量的分布关系以及通道内场随半径分布的规律，为相关器件的设计提供了重要的理论数据. 关键词： 离子通道 环形束流 动力学理论 自洽平衡态     

全尺寸CMS RE1/2阻抗板探测器样器束流测试结果

介绍了CMS RE1/2 全尺寸阻抗板探测器的束流测试结果.探测器气体室的阻抗板表面采用不需要淋油的特殊光洁处理,外支撑框架采用铝质蜂窝板,以保证足够的强度以及整个RPC所占空间尽量小.在GIF的束流测试结果表明该样品在高辐射本底下能够达到满探测效率.时间分辨率以及噪声水平都符合CMS实验的要求.     

多条形电极束流能散度探测器的张角优化

 采用Surperfish对北京正负电子对撞机的多条形电极束流能散度探测器进行了电磁场模拟计算。在带模拟束流的情况下，计算分析了探测器对束流位置和能散度的分辨能力与电极张角之间的关系，首次计算了条形电极间的电容耦合综合强度。电极张角优化结果表明：在不考虑噪声水平的情况下，电极张角为20°时，探测器的灵敏度和分辨率达到最优。而当噪声影响很大时，可以适当增加电极张角，同时考虑减小噪声的措施。     

用于重离子治癌回旋引出的实时流强测量系统北大核心CSCD

为满足重离子治癌加速器装置(HIMM)回旋加速器引出段束流流强的测量需求,设计了新的束流流强测量系统,该系统利用积分电流变换器(ICT)及锁相放大器等配套电子学,能够实现束流流强的非拦截实时测量。文中首先分析了中能束线(MEBT)束流流强的测量需求,并对设计方案进行了实验室系统分析和在线束流强测量。实验室结果表明,锁相放大器的幅度和相位响应一致性满足测量需求。由于ICT对束流流强的测量是相对测量,先使用法拉第筒对ICT进行在线标定;标定前先对法拉第筒(FC)(20μA档位)和ICT系统的流强分辨在线测量,分别为6.45 nA和5.163 nA。由于束流抖动的影响,测量的束流的稳定性约90 nA,其对应的相对测量误差约8%,ICT系统响应时间小于1 ms。测量结果表明,该系统满足物理测量需求。回旋加速器高频系统参数变化引起ICT标定系数变化的工作将在进一步工作中展开。     

HLS Ⅱ储存环条带束流位置检测器的离线标定

针对合肥光源二期改造工程设计了一条带束流位置检测器(BPM), 用于储存环中束流参数在线测量。对条带BPM进行了位置信号的离线标定,采用差比和法和对数比法进行计算,获得了灵敏度系数、映射图和拟合经验多项式,发现采用对数比法得到的灵敏度大小和线性范围好于差比和法。对和信号进行离线标定,发现和信号相对中心位置处的归一化值在(-5 mm, -5 mm)到(5 mm, 5 mm)范围内变化不超过6%。该条带BPM也用来测量合肥光源储存环上束团横向四极振荡,所以需对横向四极分量进行标定。采用二维网格结构高斯加权法模拟高斯束团,使用差比和法进行计算,并将测量结果与模拟结果比较,发现横向四极分量随 (x2-y2)线性变化的灵敏度与模拟结果相同,均为0.001 1 mm-2。得到的拟合经验公式用于在线测量。