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。     

双轴准直测量调节系统

根据"神龙一号"和"神龙二号"两台直线感应加速器的直线性偏差不超过±0.2 mm、角度误差不超过±2″和高程误差不超过±0.2 mm的总体精度要求,分析了影响准直安装精度的主要因素和误差限定值;确定了采用激光跟踪仪、全站仪和水准仪相结合,建立包括大六边形网和小四边形网两个层次的高精度控制测量网;再通过专门设计的串并联精密调节机构,依据合理的准直安装工艺达到准直安装的精度要求。经过在"神龙一号"直线加速器准直安装的验证,此方法满足精度要求。     

直线感应加速器机械轴精密对中方法

 介绍了大型直线感应加速器机械轴精密对中安装方法和工艺。直线感应加速器由多个组元连接而成，总长几十m。采用激光跟踪仪并配以全站仪、水准仪进行准直测量，再用专门设计的高精度调节机构调节，可使机械轴的准直达到较高的精度。分析了准直安装各步骤能达到的精度，研究了几十m长机械轴准直控制测量网的建立和理论坐标值的修正。     

兰州重离子医疗装置同步环安装控制网设计

介绍了兰州重离子医疗装置(HIMM)建造中准直安装方案里核心的测量控制网设计。同步环准直测量控制网是基于Leica AT401激光跟踪仪和综合测量软件SA建立的三维测量控制网,在控制网设计中采用9个基准柱和2个激光干涉测量得到的基准长度参考,以及Leica DNA03数字水准仪协同测量,使全局三维控制网设计精度达到0.04mm,最终确保同步环四极磁铁安装精度达到0.10mm的要求指标,为将来束流的稳定运行做好可靠的保证。     

光学在大型几何尺寸测量中的应用

介绍了几种光学原理在大型几何尺寸测量中的应用．讨论的内容包括：多波长、双波长合成波长绝对距离干涉测量；激光频率分裂干涉测量；线性调频绝对距离干涉测量；相位板激光准直；旋光激光准直；半导体激光动态定位等．文章介绍了测量系统的工作原理，并讨论了测量精度和应用前景     

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。     

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。     

双光路成像干涉定心系统设计

在光刻投影物镜镜片加工和装配时,为了满足磨边定心和装配定心阶段对镜片测量的量程、灵敏度和准确度不同的需求,本文提出了一种双光路准直成像复合干涉的定心方法,采用同一光路实现准直和干涉两种不同的测量方法,分别针对磨边定心和装配定心的测量需要.根据实际需要设计了测量系统的参量,根据该参量对系统的测量范围、灵敏度和准确度进行了理论分析.结果表明:该系统在准直测量阶段的测量范围从1μm到500μm,测量灵敏度最高为0.2％,测量准确度为1.02 μm;在干涉测量阶段的测量范围从0.01 μm到1.9 μm,测量灵敏度最低为0.1％,测量准确度达到0.2 μm,可以满足在磨边定心阶段大量程、低灵敏度、低准确度以及装配定心阶段小量程、高灵敏度、高准确度的定心要求.采用双光路成像干涉原理的定心系统满足了设计需求,可指导光刻投影物镜等高准确度物镜的生产和装调.     

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。     

双光路成像干涉定心系统设计

在光刻投影物镜镜片加工和装配时,为了满足磨边定心和装配定心阶段对镜片测量的量程、灵敏度和准确度不同的需求,本文提出了一种双光路准直成像复合干涉的定心方法,采用同一光路实现准直和干涉两种不同的测量方法,分别针对磨边定心和装配定心的测量需要.根据实际需要设计了测量系统的参量,根据该参量对系统的测量范围、灵敏度和准确度进行了理论分析.结果表明:该系统在准直测量阶段的测量范围从1μm到500μm,测量灵敏度最高为0.2%,测量准确度为1.02μm;在干涉测量阶段的测量范围从0.01μm到1.9μm,测量灵敏度最低为0.1%,测量准确度达到0.2μm,可以满足在磨边定心阶段大量程、低灵敏度、低准确度以及装配定心阶段小量程、高灵敏度、高准确度的定心要求.采用双光路成像干涉原理的定心系统满足了设计需求,可指导光刻投影物镜等高准确度物镜的生产和装调.     

HIRFL与CSR的匹配研究

国家重大科学工程HIRFLCSR冷却储存环计划主环CSRm利用已有的HIRFL作为注入器,为了更好地利用HIRFL加速器的能力,对这两台加速器的匹配在原来的初步考虑的基础上进行了较为详细的研究,提出了分别利用HIRFL自己的注入器SFC单独注入到CSR以及SFC加上主加速器SSC注入到CSR的两套方案,既可以提高HIRFL与CSR的总传输效率,又可以在SFC与CSR联合运行的同时使SSC与另建的小回旋加速器组合加速质子,从而充分提高HIRFL的运行效率.     

兰州重离子冷却储存环工程

兰州重离子加速器冷却储存环是兰州重离子研究装置的后续工程 .它的建造目的是将重离子束的能量提高到 1 Ge V/u附近 ,同时利用储存环电子冷却技术将束流品质提高一个数量级 ,并提供更多种类的重离子束 ,以开展更广范围和更高精度的物理实验 .兰州重离子加速器冷却储存环是一个双储存环系统 ,由一个主环和一个实验环构成 .对其总体布局、总体参数、主要功能进行了介绍. HIRFL- CSR, a new accelerator project at the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL), is a multipurpose Cooling Storage Ring system which consists of a main ring (CSRm) and an experimental ring (CSRe). Beams from HIRFL will be accumulated and accelerated in CSRm, and then transported to CSRe for internal target experiments. The layout, major parameters and main functions of the CSR were described.     

超长周期慢引出主环磁铁电源控制系统设计

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）超长周期慢引出主环（CSRm）磁铁电源控制系统的设计。该系统采用基于高速以太网的分布式控制系统,选用了ARM+DSP结构的前端智能控制器,对整个运行周期的控制采用了分段处理的机制,解决了波形数据量过大而无法在前端控制器进行全波形存储的问题。该系统已经在加速器冷却储存环中通过了调试,满足了物理实验的要求。     

冷却存储环虚拟加速器的数据交互系统

 介绍了兰州重离子加速器冷却存储环（HIRFL CSR）为重离子治癌而改造的控制系统中的数据交互系统,数据交互系统是CSR虚拟加速器的核心。该系统能实现对256个能量级的束流控制,为以后深层重离子治癌做好准备。系统主要采用Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制及束流在不同能量级间的切换控制。该系统已经运行于冷却存储环主环（CSRm）的束流慢引出调试中,性能稳定,能满足物理人员的要求。     

HIRFL-CSR commissioning in 2006 and 2007

HIRFL-CSR, a new heavy ion cooler-storage-ring system at IMP, had been in commissioning since the beginning of 2006. In the two years of 2006 and 2007 the CSR commissioning was finished, including the stripping injection (STI), electron-cooling with hollow electron beam, C-beam stacking with the combination of STI and e-cooling, the wide energy-range synchrotron ramping from 7 MeV/u to 1000 MeV/u by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the multiple multi-turn injection (MMI), the beam accumulation with MMI and e-cooling for heavy-ion beams of Ar, Kr and Xe, the fast extraction from CSRm and single-turn injection to CSRe, beam stacking in CSRe and the RIBs mass-spectrometer test with the isochronous mode in CSRe by using the time-of-flight method.     

HIRFL-CSR complex

The construction and commissioning of HIRFL-CSR were finished in 2007. From 2000 to 2005 the subsystem and key devices of CSR were successfully fabricated, such as magnet, power supply, UHV system, e-cooler, electric-static deflector with the septum of 0.1 mm, and the fast-pulse kicker with the rise time of 150 ns. After that the CSR commissioning activities were performed in 2006 and 2007, including the accumulation of those heavy ions of C, Ar, Kr and Xe by the combination of stripping injection （STI） or multiple multi-turn injection （MMI） and e-cooling with a hollow e-beam, wide energy-range synchrotron ramping by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the beam stacking in the experimental ring CSRe, the RIBs mass-measurement with the isochronous-mode in CSRe by using the time-of-flight method, and the ion beam slow-extraction from CSRm.     

重离子的束内散射

本文在Bjorken和Mtingwa束内散射理论的基础上进一步推导出了束内散射率的普遍表达式,并将该表达式应用于HIRFL—CSR的磁铁结构(lattice),计算并得到了束流横向发射度和纵向动量散度随时间变化的规律,结果表明,束内散射不会成为CSRlattice设计的障碍.     

HIRFL-CSR complex

The construction and commissioning of HIRFL-CSR were finished in 2007. From 2000 to 2005 the subsystem and key devices of CSR were successfully fabricated, such as magnet, power supply, UHV system, e-cooler, electric-static deflector with the septum of 0.1 mm, and the fast-pulse kicker with the rise time of 150 ns. After that the CSR commissioning activities were performed in 2006 and 2007, including the accumulation of those heavy ions of C, At, Kr and Xe by the combination of stripping injection (STI) or multiple multi-turn injection (MMI) and e-cooling with a hollow e-beam, wide energy-range synchrotron ramping by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the beam stacking in the experimental ring CSRe, the RIBs mass-measurement with the isochronous-mode in CSRe by using the time-of-flight method, and the ion beam slow-extraction from CSRm.     

HIRFL-CSR commissioning in 2006 and 2007

HIRFL-CSR, a new heavy ion cooler-storage-ring system at IMP, had been in commissioning since the beginning of 2006. In the two years of 2006 and 2007 the CSR commissioning was finished, including the stripping injection (STI), electron-cooling with hollow electron beam, C-beam stacking with the combination of STI and e-cooling, the wide energy-range synchrotron ramping from 7 MeV/u to 1000 MeV/u by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the multiple multi-turn injection (MMI), the beam accumulation with MMI and e-cooling for heavy-ion beams of Ar, Kr and Xe, the fast extraction from CSRm and single-turn injection to CSRe, beam stacking in CSRe and the RIBs mass-spectrometer test with the isochronous mode in CSRe by using the time-of-flight method.     

兰州重离子加速器冷却存储环控制系统

为了完成建设兰州重离子加速器冷却存储环,自主研发设计了其大型分布式控制系统。控制系统从功能上分为三层:业务管理层、前端控制层以及设备控制层。业务管理层主要包含控制管理程序、中心数据库以及同步时间系统;前端控制层主要包含前端服务器、前端控制器以及各其他控制器等;设备控制层主要为微控制单元 (MCU)多功能控制器以及被控设备等。其中中央数据库存储整个加速器的所有控制数据,为变能时控制系统的控制数据切换提供数据支持。从长期运行情况来看,控制系统需要进行相应的改进,但是能基本满足现行的实验需求。