串列加速器电离性束流截面探测器设计

基于GIC4117串列加速器束流引出线束流测量需求,开展了电离型束流截面探测器设计工作,主要包括系统收集信号强度的计算,采用有限元软件进行电场系统、磁场系统优化设计,给出了电场系统与磁场系统设计参数。通过引入辅助磁场,测量系统能够实现束流轨道的自动校正,系统对束流的影响可以忽略。对影响测量精度的电离电子横向位置偏移进行了分析,并对电离电子进行轨迹跟踪。跟踪结果表明:电离电子在横向位置的运动偏移可以控制在0.3 mm以内,与理论分析一致。     

串列加速器电离性束流截面探测器设计

基于GIC4117串列加速器束流引出线束流测量需求,开展了电离型束流截面探测器设计工作,主要包括系统收集信号强度的计算,采用有限元软件进行电场系统、磁场系统优化设计,给出了电场系统与磁场系统设计参数。通过引入辅助磁场,测量系统能够实现束流轨道的自动校正,系统对束流的影响可以忽略。对影响测量精度的电离电子横向位置偏移进行了分析,并对电离电子进行轨迹跟踪。跟踪结果表明:电离电子在横向位置的运动偏移可以控制在0.3 mm以内,与理论分析一致。     

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。     

ESS靶前束流剖面及束晕监测器样机的研制

为了研究靶前高功率束流的物理特性,欧洲散裂中子源计划研制一套靶前多丝束流剖面监测器及束晕监测器样机,样机的在线测试将在日本质子加速器研究设施的3 GeV质子束传输束线上进行。针对此束线现场安装管道狭小、监测器样机传动机构行程大的特点,提出一种适用于小通道的多点定位多丝束流剖面探头,将其与束晕探头集成在一个样机上,结构紧凑,可实现双探头的独立驱动。使用ANSYS workbench对探头及传动杆进行了变形分析,完成了样机的研制,通过丝间距光学影像测量、真空检漏、小孔通过性测试及通断检测,确保了样机的可靠性。     

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。     

基于图像处理技术的束流剖面监视系统

介绍了在兰州重离子加速器上利用荧光靶图像获取装置测量并计算束流剖面参数的方法,并建立了图像获取、处理、束流参数计算的实时测量软件系统。该系统具有可靠性好、测量直观、界面友好等优点。     

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。     

新型跑道腔式束流位置监测器

系统提出了一种新的腔式束流位置监测器（BPM）,即跑道型腔式BPM,并使用微波工作室软件进行了理论研究和模拟计算,提出了通用设计方法。跑道型腔式BPM的金属腔部分具有跑道形横截面,引出束流位置偏移激励起的一对偶极模式作为束流位置信号。该方案的偶极模式极化方向固定,频率分离,可以解决随机误差产生的横向串扰问题,其理论位置分辨力可以达到15 nm。     

中国散裂中子源直线输运线束流位置测量系统

介绍了针对中国散裂中子源(CSNS)的直线到环输运线(LRBT)所设计的条带式束流位置测量(BPM)系统,探头方案以条带式电极为基础进行物理设计及参数优化,并通过机械标定减少机械加工误差,电子学选用商用数据处理方案。此系统在加速器实际运行中有效提供位置信息,对在线测量数据采用奇异值分解(SVD)进行分析,根据分析结果,对束流轨道测量的精度达到预期设计目的,满足物理调束需求。     

Capacitive beam position monitors for the low-β beam of the Chinese ADS proton linac

Beam Position Monitors(BPMs) for the low-β beam of the Chinese Accelerator Driven Subcritical system(CADS) Proton linac are of the capacitive pick-up type.They provide higher output signals than that of the inductive type.This paper will describe the design and tests of the capacitive BPM system for the low-β proton linac,including the pick-ups,the test bench and the read-out electronics.The tests done with an actual proton beam show a good agreement between the measurements and the simulations in the time domain.     

Design and simulation of a beam position monitor for the high current proton linac

In this paper, the 2-D electrostatic field software, POISSON, is used to calculate the characteristic impedance of a BPM (beam position monitor) for a high current proton linac. Furthermore, the time-domain 3-D module of MAFIA with a beam microbunch at a varying offset from the axis is used to compute the induced voltage on the electrodes as a function of time. Finally, the effect of low 13 beams on the induced voltage, the sensitivity and the signal dynamic range of the BPM are discussed.     

Neutron beam monitor based on a boron-coated GEM

A new thermal neutron beam monitor with a Gas Electron Multiplier (GEM) is developed to meet the needs of the next generation of neutron facilities. A prototype chamber has been constructed with two 100 mm×100 mm GEM foils. Enriched boron-10 is coated on one surface of the aluminum cathode plate as the neutron convertor. 96 channel pads with an area of 8 mm×8 mm each are used for fast signal readout. In order to study the basic characteristics of a boron-coated GEM, several irradiation tests were carried out with α source ²³⁹Pu and neutron source ²⁴¹Am(Be). The signal induced by the neutron source has a high signal-to-noise ratio. A clear image obtained from α source ²³⁹Pu is presented, which shows that the neutron beam monitor based on a boron-coated GEM has a good two-dimensional imaging ability.     

一种新型的束流剖面探测系统

介绍了一种以微通道板和电阻阳极所构成的位置灵敏探测器为基础、用于兰州重离子加速器束流诊断的新型剩余气体电离束流剖面探测系统.描述了其工作原理、系统结构及初步实验结果,证明利用剩余气体电离束流剖面探测系统进行非拦截束流诊断的方法是可行的.     

Design and simulation of a beam position monitor for the high current proton linac

In this paper, the 2-D electrostatic field software, POISSON, is used to calculate the characteristic impedance of a BPM （beam position monitor） for a high current proton linac. Furthermore, the time-domain 3-D module of MAFIA with a beam microbunch at a varying offset from the axis is used to compute the induced voltage on the electrodes as a function of time. Finally, the effect of low β beams on the induced voltage, the sensitivity and the signal dynamic range of the BPM are discussed.     

一种强流脉冲电子束入射角等效计算方法

对电子束能量沉积剖面的变化规律进行了解释,给出了由能量损失函数和能量沉积效率函数之积表示的定性的能量沉积函数表达式。在此基础上,给出了一种关于能量沉积剖面的电子束等效入射角计算方法,分析了方法所带来的影响和适用的范围,采用蒙特卡罗方法对等效结果进行了验证。证明该方法优于入射角的算术平均,尤其在靶材浅层与混合束符合较好。     

一种强流脉冲电子束入射角等效计算方法

对电子束能量沉积剖面的变化规律进行了解释,给出了由能量损失函数和能量沉积效率函数之积表示的定性的能量沉积函数表达式。在此基础上,给出了一种关于能量沉积剖面的电子束等效入射角计算方法,分析了方法所带来的影响和适用的范围,采用蒙特卡罗方法对等效结果进行了验证。证明该方法优于入射角的算术平均,尤其在靶材浅层与混合束符合较好。     

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。