BEPCⅡ零模束流反馈系统研制

 为了抑制BEPCⅡ多束团(93团)、大流强（910 mA）时的纵向振荡（零模）,引入了BEPCⅡ零模束流反馈系统。该系统首次应用于BEPCⅡ储存环上,它包括了束流信号采集、滤波、下变频、鉴相、移相等几个部分。使用该系统后,束流的纵向边带被抑制度大于10 dB,这表明,系统能够抑制束流的纵向振荡。     

BEPCⅡ直线加速器发射度测量

BEPCⅡ直线加速器采用改变四极磁铁励磁电流, 测量获取的束流横截面荧光图像得到束流包络, 进而通过对束流包络和励磁电流的拟合计算得到束流发射度和Twiss参数. 在BEPCⅡ直线加速器的改进过程中, 发现并解决了影响发射度测量结果准确性的多个问题, 改进了束流横截面测量方法和发射度计算方法, 提高了测量结果的准确性. 根据BEPCⅡ直线加速器的具体情况, 还编写了束流截面测量程序和发射度计算程序, 提高了发射度的测量和计算速度, 方便了发射度测量实验的使用.     

BEPCⅡ冲击磁铁的设计和样机研制

由于BEPCⅡ储存环注入系统对冲击磁铁的设计要求比较高，国际上现有的两种低束流阻抗的冲击磁铁方案都不能完全满足其要求. 本文提出的一种新型冲击磁铁方案解决了BEPCⅡ冲击磁铁的设计难题，并且通过样机的成功研制，证明了这种方案对于BEPCⅡ来说是可行的，结构和工艺设计是合理的.     

国内首次超导高频系统束流调试及高功率试验

2004-2007年BEPC高频系统从常温腔改建到超导腔,逐渐解决了改频的物理问题和超导技术的工程难题,实现了与国际先进技术接轨,并按期保质完成了工程、调束任务.高频系统是BEPCⅡ工程首个吸收国外超导技术、自主完成集成和调试成功的大型装置;2006年7月国内首次超导高频大功率试验成功;2006年11月完成系统联调,按期投入BEPCⅡ首轮调束;同年12月首次投入同步辐射运行;2007年2至5月,东、西两套超导高频系统在1MV以上的加速电压均已实现正/负电子1.89GeV注入积累和110/114mA对撞;在同步辐射运行中,逐渐达到2.5GeV/250mA、束流功率100kw,接近国外同类机器水平;束流试验证明两套高频系统的各类参数标定和测量值与理论设计吻合.10个月运行表明系统可靠.本文对BEPCⅡ高频系统的束流联调和高功率试验做简要描述.     

直线加速器驻波腔中的瞬态束流负载效应

在高能加速器中, 随着单个束团和束团串中电荷量的提高, 当粒子束穿过加速腔的时候, 感应出的瞬态束流负载电压也越来越高. 但是, 在通常分析束流负载的时候, 往往对稳态束流负载研究的比较多, 而对瞬态束流负载的研究要相对少一些. 本文首先对束流负载的瞬态特性和束团穿过加速腔时高频源所看到谐振腔谐振频率的变化方式进行了分析, 然后又对两种情况下谐振腔的最优失谐条件进行了讨论, 并给出了相应的解析公式. 在第1种情况下, 当粒子束穿过加速腔的时候, 谐振腔的自然谐振频率能够及时地得到调节, 从而使高频源的电流与谐振腔的腔压同相, 以提高高频源的效率; 在第2种情况下, 当粒子束穿过加速腔的时候, 谐振腔的自然谐振频率保持不变, 不能被调节. 最后, 还对BEPCⅡ现有预注入器的预聚束腔、BEPCⅡ未来预注入器的两个次谐波聚束腔中的瞬态束流负载效应进行了分析.     

BEPCⅡ超导腔高次模阻抗抑制优化研究

BEPCⅡ500MHz超导腔是BEPCⅡ储存环的关键设备,腔中高次模的分布和阻抗将很大程度上直接影响束流的稳定.因此,研究BEPCⅡ超导腔的高次模分布和高次模吸收器的吸收效果对实现BEPCⅡ指标至关重要.为此,通过改变高次模吸收器的位置、铁氧体吸收材料的长度、厚度以及腔的渐变过渡波导的角度等对BEPCⅡ超导腔高次模阻抗抑制进行了模拟优化研究,从而找到并确定了吸收器对高次模阻抗抑制的最优值.同时,为证实模拟计算结果的正确性,对BEPCⅡ超导模型腔进行了高次模分布和吸收测量,得到了与计算一致的结果.结果表明,经过细致优化腔的高次模吸收器,腔中大部分高次模被深度吸收了,那些具有潜在危险的高次模阻抗值降到了阈值以下,满足BEPCⅡ束流阻抗要求     

BEPCⅡ国产500 MHz超导腔运行综述

北京正负电子对撞机二期(BEPCⅡ),国产500 MHz超导腔经过紧张的安装调试于2017年10月正式投入带束流运行。首先对此国产超导腔两次降温调试的相关参数进行了监测和对比分析;其次研究了通过高功率老练的方法改善超导腔的品质因数,并实时监测超导腔老练过程中的辐射剂量;最后对超导腔的带束流运行情况进行了介绍分析。结果表明:BEPCⅡ国产500 MHz超导腔虽然放置了6年,但是状态良好,通过高功率老练能够降低超导腔的辐射剂量,改善其性能,完全满足束流运行要求。     

BEPCⅡ束流相关本底的蒙特卡罗模拟研究(Ⅱ)—束流-气体相互作用

介绍了用蒙特卡罗方法研究正常对撞模式下束流本底中的束流-气体相互作用的原理与效果.使用通用的模拟工具,研究了BEPCⅡ的束流-气体本底对设计中的BESⅢ的影响.结果显示,在储存环上设置挡板后,探测器的本底在允许的范围之内.模拟结果对BEPCⅡ-BESⅢ的设计建造具有指导意义.     

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.     

BEPCⅡ直线加速器发射度测量

BEPCⅡ直线加速器采用改变四极磁铁励磁电流,测量获取的束流横截面荧光图像得到束流包络,进而通过对束流包络和励磁电流的拟合计算得到束流发射度和Twiss参数.在BEPCⅡ直线加速器的改进过程中,发现并解决了影响发射度测量结果准确性的多个问题,改进了束流横截面测量方法和发射度计算方法,提高了测量结果的准确性.根据BEPCⅡ直线加速器的具体情况,还编写了束流截面测量程序和发射度计算程序,提高了发射度的测量和计算速度,方便了发射度测量实验的使用.     

Controlling Beam Halo-Chaos via Time-Delayed Feedback

The study of controlling high-current proton beam halo-chaos has become a key concerned issue for many important applications. In this paper, time-delayed feedback control method is proposed for beam halo-chaos. Particle in cell simulation results show that the method is very effective and has some advantages for high-current beam experiments and engineering.     

反馈抑制HLS注入过程中β振荡的尝试

为了提高注入束流的积累,抑制由于注入系统误差所引起较大的β残余振荡是非常有必要的.本文较系统地介绍了合肥光源(HLS)抑制注入β振荡反馈系统的设计思想、原理和线路,并提供了它的初步实验结果.作为原理论证和预研,我们使用了一个相对简单的模拟滤波器和移相器对Kicker过程激发的β振荡进行反馈,看到了明显的抑制作用.为以后研制低频和高频反馈系统,研究抑制束流的横向和纵向不稳定性打下基础.     

Control of Halo-Chaos in Beam Transport Network via Neural Network Adaptation with Time-Delayed Feedback

Subject of the halo-chaos control in beam transport networks (channels) has become a key concerned issue for many important applications of high-current proton beam since 1990'. In this paper, the magnetic field adaptive control based on the neural network with time-delayed feedback is proposed for suppressing beam halo-chaos in the beam transport network with periodic focusing channels. The envelope radius of high-current proton beam is controlled to reach the matched beam radius by suitably selecting the control structure and parameter of the neural network, adjusting the delayed-time and control coefficient of the neural network.     

Stability Analysis of Some Nonlinear Feedback Control Methods for Beam Halo-Chaos Suppression

Control of beam halo-chaos has been a very challenging subject for research in recent years, in which some nonlinear feedback methods have been developed for suppression of beam halo-chaos in high-current proton linear accelerators. However, stability analysis of such successful nonlinear feedback control methods has not yet been rigorously carried out, which remains an important open topic in the field. In this letter, we present a rigorous mathematical analysis of several nonlinear feedback control methods that are applied to control beam halo-chaos with great success on simulations.     

Feedback control of flute instability in mirrors by neutral beams

The feedback suppression of flute instabilities by neutral beam injection is studied. It is shown that the available neutral beam current in mirror is sufficient to simulate the min-B field and thereby keep the flute modes in control.     

基于MATLAB的HLS束流轨道慢反馈控制系统

束流轨道稳定性是同步辐射光源的重要性能指标, 直接影响实验线站光通量的稳定性. 介绍了在合肥光源储存环上实现束流轨道慢反馈校正的研究与实验工作, 目前合肥光源的全环垂直轨道的稳定性为Δy<±30μm, 从而使轨道的稳定性达到了国际同类机器先进水平.     

漂移量反馈控制式激光准直方法

提出一种集光纤准直与光束漂移量反馈控制准直技术于一体的激光光束准直方法 ,它是在单模光纤对激光器出射光束漂移量进行初级准直的基础上 ,进一步对光束的漂移量进行反馈控制 ,进而提高出射光束的方向稳定性。准直系统中利用漂移量分离光路和光电检测系统对光束的平漂量和角漂量进行了分离检测 ,并各自构成相应的光束空间平漂量反馈控制系统和光束空间角漂量反馈控制系统 ,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合。引入单模光纤使激光器与光束漂移量反馈控制准直系统相隔离 ,减小了激光管热源温度变化等因素对准直系统的影响 ,同时还便于准直系统使用中的安装布置。上述方法的应用 ,提高了准直精度及准直效率。实验表明目前该方法准直精度可达 0 .7× 10 -7rad。     

分布反馈光纤激光器阵列中外腔反馈特性研究

以半导体激光器中的复合腔模型和实测的分布反馈光纤激光器的外腔端面反射率为基础,对不同反射率条件下分布反馈光纤激光器的输出功率进行了仿真,同时搭建了二基元分布反馈光纤激光器阵列实验平台,对仿真结果进行了验证.仿真与实验结果表明:外腔反馈光重新注入分布反馈光纤激光器会增加激光器的输出功率,降低了阵列的输出功率平坦性.并且外腔端面反射率越大,这种平坦性降低的效果越明显.在构建分布反馈光纤激光器阵列时,应考虑外腔反馈对阵列输出功率平坦性造成的影响,尽量选择外腔端面反射率较小的激光器进行组阵.     

Feedback method of the noise suppression in wave-mixing amplifiers based on non-linear materials with photorefractive response in a reflection grating configuration

In the photorefractive wave-mixing system, fluctuation in the signal beam intensity of the photorefractive output with a reflection grating has been analyzed by employing pump feedback method. In this method, fluctuations of the photorefractive wave-mixing process not only induce the intensity fluctuation of the mixing waves but also induce phase fluctuation of the mixing waves. Thus, the phase of the pump and signal beams at the output surface fluctuates in time around a mean value. Using such a positive feedback method of a pump beams, the relative fluctuation in the photorefractive output signal beam intensity with respect to its mean intensity can be minimized significantly without reducing its mean intensity. The factors that control the fluctuation in the signal beam intensity, such as the phase fluctuation of the output pump beam, absorption strength of the material and the feedback reflectivity of the cavity mirrors, on the relative fluctuation of the output signal intensity in the photorefractive wave-mixing systems have been studied in detail. It has been found that the fluctuation of the output signal intensity relative to its mean intensity in the photorefractive wave-mixing system can be suppressed to larger extent by taking lower value of feedback reflectivity of the cavity mirrors which could exist at a higher value of absorption strength of the photorefractive materials.     

Feedback control of canards

We present a control mechanism for tuning a fast-slow dynamical system undergoing a supercritical Hopf bifurcation to be in the canard regime, the tiny parameter window between small and large periodic behavior. Our control strategy uses continuous feedback control via a slow control variable to cause the system to drift on average toward canard orbits. We apply this to tune the FitzHugh-Nagumo model to produce maximal canard orbits. When the controller is improperly configured, periodic or chaotic mixed-mode oscillations are found. We also investigate the effects of noise on this control mechanism. Finally, we demonstrate that a sensor tuned in this way to operate near the canard regime can detect tiny changes in system parameters.