Libera BPM在BEPCⅡ调束中的应用

软件无线电技术的发展,不仅带来了现代通信领域的技术革命,同样在加速器束测领域中也带来了技术的革新.基于软件无线电技术和数字接收机架构的数字BPM首先在瑞士光源得到了成功的应用,斯洛文尼亚的Instrumentation Tchnologies公司把该项技术进行了市场化并进行了不断改进,形成了现在的Libera系列产品.它集模拟信号采集、模数转换、数字信号处理以及外同步于一体,是一个真正all-in-one的宽带测量系统.它可以完成束流位置的First Turn、Turn by Turn和COD等测量工作.在BEPCⅡ的初期调束中,在电子环和正电子环的束流闭环、储存和积累、故障查处以及同步环的注入残余振荡测量方面,Libera BPM发挥了出色的作用,加快了调束进程.     

合肥光源BPM真空室位移的测量与分析

合肥光源电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象,本文针对这一现象进行了束流位置检测器(BPM)真空室形变、位移和温度等参数的测量.通过这些测量,分析了BPM真空室的形变、位移、温度以及束流轨道漂移与束流流强的关系,对束流水平轨道的漂移现象做出合理的解释,即导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致BPM真空室水平移动,提出了采用补偿方法对BPM的轨道测量值进行实时修正,从而提高了慢速轨道反馈系统有效性.     

合肥光源BPM真空室位移的测量与分析

合肥光源电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象, 本文针对这一现象进行了束流位置检测器(BPM)真空室形变、位移和温度等参数的测量. 通过这些测量, 分析了BPM真空室的形变、位移、温度以及束流轨道漂移与束流流强的关系, 对束流水平轨道的漂移现象做出合理的解释, 即导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致BPM真空室水平移动, 提出了采用补偿方法对BPM的轨道测量值进行实时修正, 从而提高了慢速轨道反馈系统有效性.     

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。     

Libera Brilliance Single Pass束流位置处理器性能测试

在合肥光源(HLS)升级改造中,为了增强注入器的束流位置检测器(BPM)系统的整体性能,采用单次通过数字束流位置处理器(Libera Brilliance Single Pass)构成信号处理系统。首先对Libera Brilliance Single Pass进行了离线的性能测试,然后用它对条带BPM进行实验台标定,最后在合肥光源现有200 MeV直线加速器上进行了在线测试。结果显示其离线分辨力为4~17 m,优于原有对数比处理系统。在线水平和垂直分辨力分别好于26 m和19 m,优于原有系统的58 m和33 m。     

上海光源储存环轨道噪声分析

利用上海光源束流位置测量系统Libera电子学对储存环轨道数据进行了测量,分析了Libera对束流位置测量系统探头信号的处理过程,应用MATLAB软件对数据进行了处理,采用Welch方法对轨道噪声数据进行了功率谱和积分功率谱分析,获得了主要噪声源的相关信息,为消除噪声、提高轨道稳定性提供了依据。实验结果表明:在储存环的不同位置,噪声功率谱的结构具有相似性;尽管不同频段噪声对功率谱影响不同,但是噪声源主要来自于低频段的地基振动、支架共振和磁铁电源。     

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。     

合肥800MeV电子储存环测量四极铁磁中心的初步研究

对四极铁的直流K调制进行了理论分析和推导,并采用可开关的电阻分流法构成基于束流准直系统.该技术不仅可以测量束流位置检测器(BPM)相对相邻四极铁磁中心的位置,还可以进行储存环的β函数测量.给出了合肥光源基于束流准直系统的一些测量结果.     

多脉冲强流电子束在线测试数据处理

在多脉冲强流直线感应加速器(LIA)的测控和诊断系统中,电子束的在线测试数据处理是重要的组成部分。多脉冲强流电子束在线测试数据处理系统是集测试仪器、计算机和工作站等组成的工业以太网,以及实现测试网络配置、测试仪器的通信及控制、数据采集、束流强度和束质心位置计算、显示以及存储等功能为一体的专用软件。多脉冲强流电子束采用基于电阻环束流位置检测器(BPM)的束流测试线路,根据束线上每个BPM测试得到的四个象限点的原始电压信号波形,以及测试线路的结构参数,计算束线上每个PBM位置的束流强度以及束质心位置随时间变化的波形,根据随时间变化的波形数据计算每个BPM位置多个脉冲束流的强度以及束质心位置的统计数据。数据的存储采用SQL和文件系统相结合的方式。这套多脉冲强流电子束在线数据处理系统在多脉冲强流LIA的调试实验中稳定可靠运行,为实验提供有效可靠的数据。     

合肥光源BPM真空室位移监测系统

 合肥光源(HLS)电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象,导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致束流位置检测器(BPM)真空室水平移动。为抑制这种现象而研制的合肥光源BPM真空室位移监测系统,利用光栅位移传感器实时监测全环24个BPM真空室的位移,并将数据反馈至HLS控制系统,由控制系统对BPM的轨道测量值进行实时修正,从而提高了慢速轨道反馈系统有效性。     

Libera数字束流位置处理器在工作点测量中的应用

 数字信号处理技术在现代束流诊断中有成熟的应用,特别是在束流位置检测器信号分析和工作点测量时有优越的性能。在合肥光源工作点测量中,采用高斯白噪声激励起束流横向振荡,再利用Libera数字束流位置处理器采集激励后的束流位置信号,并进行幅度解调得到束流横向振荡频率,再利用Matlab进行快速傅里叶分析处理,得到工作点的小数部分,从而实现工作点测量。在合肥光源上进行实验,测量得到其水平工作点是3.535 2,垂直工作点是2.629 9。     

加速器束流诊断技术的新进展

介绍了加速器束流诊断技术的新进展, 包括束流位置测量技术、束团横向尺寸测量技术和束团长度测量技术. 束流位置测量技术主要介绍具有高位置分辨率的腔型束流位置检测器和数字束流位置处理技术. 束团尺寸测量技术主要介绍高空间分辨率的激光丝扫描器、光学渡越辐射和光学衍射辐射技术. 束团长度测量技术主要介绍高时间分辨率的相干辐射光谱技术、RF横向偏转腔、RF零相位技术和电光采样技术.     

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。     

BPM测量束流纵向发射度与Twiss参数

在C-ADS直线加速器样机中,为了描述束流相空间分布,需要精确测量束流在RFQ出口处的参数。束流横向信息已通过发射度重构测量获得,束流光学也得到了验证。采用了一种用BPM的SUM信号测量束流纵向参数的方法。在实验中,调节两台聚束器的聚束腔压并记录其下游BPM上的SUM信号。通过粒子群算法和TraceWin模拟相结合的方法,得到了考虑空间电荷效应的测量结果。测得的发射度与Toutatis中的模拟值相近。     

BEPC II直线加速器数字BPM前端调理电路的研制

针对北京正负电子对撞机改造工程（BEPC II）直线加速器束流位置测量电子学系统故障率上升这一现状,结合BEPC II直线加速器束流参数以及BPM电子学ADC芯片带通采样的需求,设计了隔离度高、幅相一致性好的数字BPM射频前端电子学模块。数字BPM电子学系统采用MicroTCA 4.0系统架构,以FPGA作为主控制器,基于EDA软件开发设计。重点介绍了射频前端电子学模块中射频功率放大器、数字可调衰减器、带通滤波器等设计和实验室及在线测试结果。BEPC II对撞模式下,使用正电子束流,完成电子学系统在线测试,x方向位置测量精度约为38.46 μm,y方向位置测量精度约为26.16 μm,其测量精度和系统稳定性优于商用模拟BPM电子学模块,能够满足BEPC II直线加速器束流位置测量需求。     

BPM测量束流纵向发射度与Twiss参数（英文）

在C-ADS直线加速器样机中,为了描述束流相空间分布,需要精确测量束流在RFQ出口处的参数。束流横向信息已通过发射度重构测量获得,束流光学也得到了验证。采用了一种用BPM的SUM信号测量束流纵向参数的方法。在实验中,调节两台聚束器的聚束腔压并记录其下游BPM上的SUM信号。通过粒子群算法和Trace Win模拟相结合的方法,得到了考虑空间电荷效应的测量结果。测得的发射度与Toutatis中的模拟值相近。     

BEPCⅡ束流损失探测系统及其初步应用

束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,它直接影响到储存环能否正常运行.采用束流损失探测系统通过探测束流损失的地点,可以为分析束损原因、优化机器参数和提高束流寿命提供依据.介绍了北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPC Ⅱ)束流损失探测系统的基本情况:前端束流损失探测器输出的脉冲信号送到下位机进行处理,通过CAN总线将所有的下位机连接到位于本地站的前端PC机,此PC机再通过以太网与中控室的PC机或工作站进行数据通讯,最终实现对束流损失的实时监测、数据存储,并能对历史数据进行处理,达到实时显示全环束损分布的目的.文章最后还简要介绍了整个系统在BEPC Ⅱ调束过程中的初步应用.     

BEPCⅡ束流损失探测系统及其初步应用

束流寿命是衡量储存环性能的重要参数, 它直接影响到储存环能否正常运行. 采用束流损失探测系统通过探测束流损失的地点, 可以为分析束损原因、优化机器参数和提高束流寿命提供依据. 介绍了北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)束流损失探测系统的基本情况: 前端束流损失探测器输出的脉冲信号送到下位机进行处理, 通过CAN总线将所有的下位机连接到位于本地站的前端PC机, 此PC机再通过以太网与中控室的PC机或工作站进行数据通讯, 最终实现对束流损失的实时监测、数据存储, 并能对历史数据进行处理, 达到实时显示全环束损分布的目的. 文章最后还简要介绍了整个系统在BEPCⅡ调束过程中的初步应用.     

加速器束流测量中的数字系统设计

加速器束流测量系统中的数字技术主要是处理安装在真空管道里的探测器感应出的束流电信号, 这个电信号包含丰富的束流信息, 如束流位置, 工作点, 束团长度等, 所以采用一套数字化平台, 经过不同的软件分析, 就可得到许多的加速器束流参数. 本论文为建立这样一套数字化平台做了一些尝试, 设计了高速高精度采样处理系统, 它采用软件无线技术, 包含独立的四通道高速中频采样处理电路. 本系统已经在HLS上采用频率谐波法测量了束团长度, 另外在实验室配以RF前端模块模拟了BPM测量. 达到了预先的设计目标. 最后提出了对系统的改进, 可以采用Ethernet代替VME总线, 在500MHz直接采样, 及使用FPGA来实现DDC, DSP, FIFO, Ethernet等功能, 这些将是下一步设计目标, 最终实现商业化产品的目的.     

加速器束流诊断技术的新进展

介绍了加速器柬流诊断技术的新进展,包括束流位置测量技术、束团横向尺寸测量技术和束团长度测量技术.柬流位置测量技术主要介绍具有高位置分辨率的腔型束流位置检测器和数字束流位置处理技术.束团尺寸测量技术主要介绍高空问分辨率的激光丝扫描器、光学渡越辐射和光学衍射辐射技术.束团长度测量技术主要介绍高时间分辨率的相干辐射光谱技术、RF横向偏转腔、RF零相位技术和电光采样技术.