BEPCⅡ直线加速器相控系统的建立

为了获得高品质束流, BEPCⅡ直线加速器采用相位系统来优化和控制16个速调管的RF相位. 相控系统分布: 低相位噪声射频信号源作为直线系统的主振荡器; 加以恒温水系统控制的稳定相位参考线用以提供相控PAD装置Local输入; 基于EPICS操作界面的控制软件用以连接16个控制环路的精确测量并对加在每个速调管前级输入的IΦA移相器加以调控; 基于能量最大法相位分析测试方法的引入对系统的测试进行了优化从而提高了系统的测试精度. 整个系统的建立最终控制了直线因温度缓慢变化引起束流相对加速微波相位偏移而造成的能散度变化.     

BEPCⅡ直线加速器相控系统PAD的研制

相位和幅度测量是BEPCⅡ直线加速器相控系统中最重要的部分之一. 基于模拟和 数字I/Q解调器, 构建了两种PAD, 并分别在实验室和速调管长廊进行了测试. 基于LMS方法的校准算法用于补偿模拟I/Q解调器的各种不匹配误差. 实验 证明, 两种PAD都能正常稳定地运行, 可以满足相控系统对相位和幅度测量的要求.     

医用驻波电子直线加速器的微波系统

讨论医用驻波电子直线加速器的微波系统的信号传输、反射以及相位特性等, 同时给出了加速器输出剂量率与微波相位关系的实验曲线.     

基于I/Q解调原理的数字PAD研制

 I/Q解调器可以同时测量微波信号的相位和幅度。为了消除传统I/Q解调器的不平衡误差,根据I/Q解调原理,应用数字滤波器及Hilbert变换等数字信号处理方法实现了对微波信号的正交解调,可以精确测量任意包络形状微波信号的相位和幅度。测试表明,数字相位和幅度探测器的精度可达±0.5°,重复性误差小于0.2°,温度系数约为-0.1°/℃,相位测量的动态范围为-18~5 dBm,幅度测量的动态范围为-20~0 dBm,其各项指标都达到了BEPCⅡ直线加速器相控系统的要求。     

质子直线加速器设计研究

当前质子直线加速器发展的两个重要方向是强流质子直线加速器和小型质子直线加速器.前者主要用于核能领域,后者主要用于质子治疗.两类加速器有着共同的特点:1.采用一些新型加速结构,它们是传统结构的组合和发展;2.加速小发射度的质子束;3.加速器应有高度的可靠性.但前者的建造难度远大于后者,它还要求具有很低的束流损失率和尽可能高的能量利用效率.研究了两类加速器设计中的一些重要问题,提出了一些设计方案.     

基于MTCA的HLS-Ⅱ直线加速器低电平系统改造

合肥光源(HLS-Ⅱ)在重大维修改造之后,其光源性能有了很大的提升。为了进一步实现连续、平稳地供光,需要对其进行恒流改造。恒流运行要求直线加速器的微波功率源有长期的稳定性与可靠性,旧的模拟低电平控制系统满足不了要求。本文基于微型电信计算平台(MTCA)设计实现了数字低电平控制系统,控制微波功率源的幅度和相位,它由以FPGA为核心的数字板卡、射频板卡、 MTCA机箱以及频率合成系统组成。该数字低电平系统工作在2 856 MHz的S波段,在线运行幅度稳定度达到0.04%,相位稳定度达到0.2°,满足恒流改造对直线加速器数字低电平系统0.25°相位抖动RMS值的相位精度要求。     

BEPCII直线加速器数字延时触发器的设计与实现

针对北京正负电子对撞机II期（BEPC II）直线加速器升级改造过程中束流位置探测器（BPM）电子学对外部触发信号的需求,设计了一台高精度延时控制、上升时间短和参数灵活调节的数字延时触发器。采用FPGA（现场可编程门阵列）作为主控制器展开设计,重点介绍了基于FPGA的边沿检测模块和多通道延时处理模块的设计与仿真,描述了FPGA和驱动电路的设计方案以及在直线加速器上的应用。经测试,延时可调范围4 ns～4 μs,最小步进4 ns,步进误差0.125%;上升时间2 ns,延时抖动135.4 ps。     

兰州重离子直线加速器设计初步

兰州重离子直线加速器是作为兰州重离子冷却储存环(CSR)未来的注入器而开始的一个新项目, 其目的是为CSR提供更好束流品质及更高流强的束流, 更加充分的发挥CSR的潜能, 同时也可以为超重等研究直接提供束流. 其设计最小荷 质比为1/6, 引出能量为16MeV/u, 设计流强为1A.μA, 工作频率为100MHz及其倍频200MHz.采用超导ECR离子源、RFQ及IH型DTL加速结构的方式, 设计总长度小于40m. 整个工程分阶段进行,现阶段的工作重点是第一个IH腔体之前的工作于基频的部分, 本文主要介绍这部分的动力学设计及整台机器的基本参数.     

4 MeV直线感应加速器控制系统设计与实现

 设计了以淬发方式产生强流电子的4 MeV 直线感应加速器的基于局域网的分布式控制系统。介绍了应用FP2000分布式I/O系统和可编程序电源的硬件体系结构,阐述了在Labwindows/CVI平台上基于DataSocket服务器作为数据传输媒介的分布式系统实现方法。对系统开发中出现的DataSocket服务器数据丢失,因数据项数量庞大而带来应用程序的结构和逻辑关系难于把握两点不足,提出了对数据项进行抽象和综合,应用数据字典描述数据项,充分考虑可靠性和快速响应之间的关系,合理使用数据项的属性等有效的实现办法。     

强流质子RFQ加速器高频数字低电平控制系统

强流质子RFQ加速器加速场的频率为352.2 MHz,加速场幅度和相位的精度分别要求控制在±1%和±1°的范围,为了达到这一要求,设计了一套数字低电平控制系统,该系统包括加速场的幅度和相位控制、腔体的谐振频率控制和高功率射频连锁保护3个部分。腔体采样信号的下变频及反馈激励信号的上变频由模拟器件来完成。幅相实时反馈处理过程采用数字I/Q解调的方法,在1块stratixⅡ的FPGA板上实现,板上另有3块DSP用于通信和协助FPGA进行数据处理。系统完成后与RFQ加速器进行联机调试,测试结果基本满足控制精度的要求。     

电子直线加速器焦点测量

 针对三明治法测量直线加速器焦点,目视底片判读存在测量结果主观因素影响较大的不足,提出了胶片扫描与图像分析相结合的量化测量方案。通过分析试验数据,提出用二次多项式拟合消除加速器辐射场不均匀性对测量结果的影响,以及用半高宽测量代替半峰高条纹统计的改进三明治焦点测量方法。实测表明:得到的焦点测量结果一致性更好,能更加准确地反映焦点尺寸的较小差异。     

强流质子RFQ加速器高频数字低电平控制系统

强流质子RFQ加速器加速场的频率为352.2 MHz,加速场幅度和相位的精度分别要求控制在±1%和±1°的范围,为了达到这一要求,设计了一套数字低电平控制系统,该系统包括加速场的幅度和相位控制、腔体的谐振频率控制和高功率射频连锁保护３个部分。腔体采样信号的下变频及反馈激励信号的上变频由模拟器件来完成。幅相实时反馈处理过程采用数字I/Q解调的方法,在1块stratixⅡ的FPGA板上实现,板上另有3块DSP用于通信和协助FPGA进行数据处理。系统完成后与RFQ加速器进行联机调试,测试结果基本满足控制精度的要求。     

I/Q技术用于加速器鉴相的实验研究

I/Q解调技术在加速器领域的应用颇为常见,本文基于对模拟I/Q鉴相器的理论分析提出一套完整的误差校正方法,可以有效地克服各种误差对I/Q鉴相器性能的影响,并在此基础上完成了相关的实验工作.     

医用质子直线加速器的设计研究

讨论用于治癌的低束流高能量质子直线加速器的初步物理设计.采用短脉冲和高重复频率的S波段的加速结构,类似于医用电子直线加速器.总长26m,由离子源、RFQ、DTL、SCDTL及SCL组成,能量经70—200MeV有八档可调,平均束流强度10—40nA.     

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。     

3.3MeV直线感应加速器的设计和性能

综述3.3MeV直线感应加速器(LIA)的物理工程概貌和束流特性参数测量。所测数据均达到或超过了设计指标。并已成功地做为曙光一号自由电子激光器出光实验的电子束源。目前,拟串接更多的加速组元使加速器的电子束能量达到10MeV,以便同时用于自由电子激光研究和闪光X射线照相。     

HLS-Ⅱ直线加速器能量调节及应用

为了高效地对直线加速器输出束流能量进行调节,设计了合肥光源（HLS-II）直线加速器束流能量调节方案。该方案在调试阶段通过能谱分析系统观察束团状态并测量束流能量,储存环注入阶段使用3个束流位置探测器（BPM）对束流能量进行在线测量;使用自动相位扫描程序对速调管输出相位进行扫描,获得各加速段的能量增益公式;定量调节速调管的输出相位和高压,实现直线加速器输出束流能量的快速调节。在线应用结果表明,该方案能快速实现束流能量调节,调节后的束流具有良好品质,束流横向能散小于0.22%,注入速率明显改善。     

常温直线加速器RF系统的建模

为了研究针对RF系统的新的控制方法,用Matlab软件为常温直线加速器的RF系统建立了一个数学模型。模型包括了速调管、SLED和行波加速管等一些典型的微波器件。RF系统模型被用于研究系统在不同输入信号下的输出情况,并用于确定SLED的相位翻转时间和RF系统的工作点。一种新的控制算法,自适应前馈控制算法,也在RF系统模型上得到了验证,并取得了良好的结果。这些都证明所建立的RF系统模型是有效的。     

直线感应加速器加速腔物理设计与研究

简要介绍直线感应加速器（ＬＩＡ）加速腔物理设计的几个关键问题．讨论了加速电压及其平顶和腔参数的关系．对腔的耦合阻抗与束流不稳定性的关系作了概念性介绍，分析了降低耦合阻抗的途径．并给出两个加速腔设计原型．