用于合肥光源200 MeV直线加速器束流位置测量的信号处理系统

合肥光源(Hefei Light Source,HLS)200 MeV直线加速器的束流横向位置是一个重要的运行参数,直接决定注入的效率,为此新开发了一种非拦截型、高精度、易于将测量结果数字化的条带电极束流位置测量系统（beam position monitor, BPM）,该系统由条带电极和信号处理系统组成。信号处理系统选用对数比的信号处理方法,由带通滤波器（BPF）、对数检波模块、信号放大器、模数转换模块和上位机组成。带通滤波器选用中心频率为2.856 GHz、带宽为10 MHz的腔体滤波器,对数检波模块采用对数放大器AD8313芯片,模数转换模块采用NI公司的PXI-5102,上位机的数据采集程序采用Labview编写。本系统有效地采用了虚拟仪器（VI）的技术,具有模块化、开放性、易于交互、可扩展的特点,测试结果表明,其分辨率达到0.1 mm,符合设计要求。     

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。     

合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器的计算

 采用Oprea程序对合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器(BPM)的电磁场进行了计算，由2 D的静电场来模拟计算BPM的特性阻抗和耦合系数，采用2 D的静磁场来模拟计算其位置灵敏线性曲线。由此，进行了直线加速器束流位置检测器的优化设计，得到了4个60°电极的位置检测器。它具有非常好的线性，在位置上具有足够大的信号强度，并且较好地满足了直线加速器的几何与机械要求。     

合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器的计算

采用Oprea程序对合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器(BPM)的电磁场进行了计算,由2 D的静电场来模拟计算BPM的特性阻抗和耦合系数,采用2 D的静磁场来模拟计算其位置灵敏线性曲线。由此,进行了直线加速器束流位置检测器的优化设计,得到了4个60°电极的位置检测器。它具有非常好的线性,在位置上具有足够大的信号强度,并且较好地满足了直线加速器的几何与机械要求。     

合肥光源直线加速器BPM系统的研制和测量

合肥光源直线加速器新改造的BPM系统已经安装, 并做了在线的束流位置测量实验. 本文介绍该BPM系统的结构、作为系统核心部分的信号处理模块以及离线标定的实验结果和在线应用的实验结果, 表明该BPM系统具有不小于40dBm的动态范围, 不大于100μm的束流位置分辨率, 水平方向和垂直方向分别具有1.61dB/mm和1.51dB/mm的灵敏度. 校正铁强度与BPM读数关系的实验, 表明该BPM系统能正确地反映束流的位置变化情况, 并且确定了校正铁在水平方向和垂直方向的校正系数分别为0.46mm/A和0.58mm/A, 校正铁设置为默认值时该BPM处的束流中心水平位置和垂直位置分别为0.83mm和－0.57mm.     

200MeV电子直线加速器隧道内辐射场测量

对电子直线加速器运行期间隧道内的辐射场进行测量,可以为装置提供重要的参考数据;预测无器件及材料的使用寿命和研究辐射场的开发利用.本文介绍了加速器周围辐射场的特点,论述了丙氨酸(alanine)剂量计的性能和用电子自旋共振测量法进行测量的依据、方法.并分析了用这种方法所得到的结果.     

电子直线加速器束流动力学的三维理论和计算

本文提出了电子直线加速器束流动力学计算的三维理论。将注入的脉冲束流划分为等电荷的环,追踪这些环在三维几何空间的运动,并在六维相空间内讨论束流的性能,给出束流在(r,p_r),(rθ,p_θ),(z,p_Z)三个相平面上的图象以及均方根发射度的数值。本文还介绍了应用三维理论的实例计算结果,并对影响径向发射度的因素作了讨论。     

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。     

上海软X射线自由电子激光装置直线加速器束流位置测量系统研制

上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）作为中国第一台工作在软X射线波段的第四代光源,其产生的激光具备短波长、全相干、超高亮度、超短脉冲长度等优点,预期将会在基础科学研究领域中发挥出重要的作用。基于直线加速器的特点和需求,在SXFEL的注入器与直线加速段上选择了条带型束流位置测量系统（SBPM）作为束团位置测量工具。该系统由SXFEL束测团队自主研发设计,由条带探头、前端信号调理电子学与专用数字信号束流位置处理器（DBPM）组成,系统设计上借鉴上海同步辐射光源（SSRF）的同类型设备,并根据SXFEL的特点做了进一步的优化,束流实验结果表明该系统位置测量系统分辨率好于5.7 μm@188 pC,达到国际先进水平,满足了SXFEL注入器和直线加速器段对束流位置测量分辨率的设计要求。     

一种带有弹簧的丝型同步光位置检测器

 介绍了合肥光源机器诊断光束线上具有弹簧系统的丝型光位置检测器，经过标定该检测器的线性范围大于4 mm，灵敏度约为0.197 9 mm^-1。通过不同束流流强下同步光垂直尺寸的测量，发现束流流强对同步光垂直尺寸的影响不大，不需要对灵敏度进行修正。进行了无氧铜板施加正偏压的测量，在施加正偏压时能够提高线性范围和略改善信噪比。     

一种带有弹簧的丝型同步光位置检测器

介绍了合肥光源机器诊断光束线上具有弹簧系统的丝型光位置检测器,经过标定该检测器的线性范围大于4 mm,灵敏度约为0.197 9 mm-1。通过不同束流流强下同步光垂直尺寸的测量,发现束流流强对同步光垂直尺寸的影响不大,不需要对灵敏度进行修正。进行了无氧铜板施加正偏压的测量,在施加正偏压时能够提高线性范围和略改善信噪比。     

合肥光源基于束流准直系统的控制软件设计

束流位置监测器(BPM)和与其相邻的四极铁之间的电偏移对于电子储存环轨道校正十分重 要。改变四极铁的强度,并通过测量轨道变化就能够计算出该四极铁的磁中心相对于相邻的BPM的电中心 之间的偏差。基于NSRL储存环的BBA硬件系统和EPICS控制系统,采用Labview平台开发出了BBA测量 的软件控制程序。由计算机控制四极铁的强度,连续测量后拟合得到四极铁的磁中心与相邻BPM的相对偏 差,测量精度可以达到100μm。     

合肥光源光位置检测器的标定和应用

介绍了一种用于合肥光源的二分割三角型光位置检测器的设计,进行了位置信号的两种处理方法（和差比与对数比）的比较。对光位置检测器进行了测试和标定,测量结果与理论分析相当吻合。光位置检测器已成功地应用于软X射线磁性圆二色(MCD)光束线,如进行光位置稳定性测量和慢速局部反馈,给出了这些应用的结果。     

合肥光源光位置检测器的标定和应用

 介绍了一种用于合肥光源的二分割三角型光位置检测器的设计,进行了位置信号的两种处理方法（和差比与对数比）的比较。对光位置检测器进行了测试和标定,测量结果与理论分析相当吻合。光位置检测器已成功地应用于软X射线磁性圆二色(MCD)光束线,如进行光位置稳定性测量和慢速局部反馈,给出了这些应用的结果。     

数字束流位置信号处理算法优化

在已有束流位置信号下变频算法的设计与实现的基础上,优化了算法时序,设计实现了数字自动增益控制、慢应用信号处理等模块功能,能获得逐圈、快应用及闭轨数据。上海光源储存环上的束流测试结果显示,处理器可正确获取包含束流真实运动的多速率位置数据。在174 mA储存环流强、500个束团的填充模式时,逐圈位置数据分辨力达到0.84 m,快应用位置数据分辨力达到0.44 m,闭轨位置数据分辨力达到0.23 m,性能满足设计要求。     

数字束流位置信号处理算法优化

在已有束流位置信号下变频算法的设计与实现的基础上,优化了算法时序,设计实现了数字自动增益控制、慢应用信号处理等模块功能,能获得逐圈、快应用及闭轨数据。上海光源储存环上的束流测试结果显示,处理器可正确获取包含束流真实运动的多速率位置数据。在174 mA储存环流强、500个束团的填充模式时,逐圈位置数据分辨力达到0.84 m,快应用位置数据分辨力达到0.44 m,闭轨位置数据分辨力达到0.23 m,性能满足设计要求。     

采用对数比处理技术的同步光位置测量系统

 对于双丝型同步光位置检测器，对数比处理技术较差比和处理技术具有更宽的线性范围和动态范围。利用美国BB公司的高精度对数运算放大器LOG112实现电流电压转换，研制了一种采用对数比处理技术的同步光位置测量系统，垂直方向光位置测量分辨率约为1 μm，线性范围大于±3 mm。与合肥同步辐射光源原有同步光位置测量系统相比，具有较高的性价比。