上海光源工作点在线监测系统

上海光源储存环运行在恒流注入(top-up)模式下每10min注入一次,注入引起的β振荡为测量工作点提供了有利条件。通过数字束流位置处理器采集储存环注入时的逐圈数据,对数据进行快速傅里叶变换计算获得工作点,以此搭建了刷新间隔为10min的工作点在线监测系统。2014年上半年的运行结果表明,该系统能够有效检测工作点变化并评估加速器工作点可达到的最优性能。利用该系统能够及时发现加速器运行异常,并结合各设备运行状态可有效定位异常原因。     

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。     

上海光源同步辐射空间干涉仪研制

 研制了上海光源同步辐射空间干涉仪,用于储存环束团横向截面尺寸及发射度的精确测量。对干涉仪工艺设计中的光路参数、关键设备选型、数据处理方法及数据采集处理软件结构进行了分析讨论。结合束流实验完成了系统调试及运行参数优化,结果表明,CCD增益系数与曝光时间设置对测量精度有显著影响,增益系数设为0 dB,曝光时间设为200 ms时,随机测量误差可控制在μm量级。对上海光源储存环横向束斑尺寸进行了精确测量,结果表明:空间相干度曲线近似为高斯分布,可以采用单一空间频率的相干度测量值进行快速束斑尺寸计算;水平束斑尺寸实测值为52.4 μm,与理论值预期值53.0 μm相比,差异小于2%;系统测量误差约为5.5%,主要误差来源为相干度随机测量误差。     

HLS-Ⅱ储存环工作点测量系统的开发（英）

介绍了在合肥光源重大维修改造工程期间,开发的一套基于扫频激励法的工作点测量系统。测量系统硬件包括基于条带BPM的信号拾取电极、前端信号调理模块、一台带跟踪输出的信号分析仪N9000AEP、功率放大器以及用于激励束流的条带激励器。系统控制软件采用EPICS开发,基于EPICS Stream Device设计的输入输出控制器(soft IOC)运行在服务器虚拟机中,通过VXI11协议进行通信实现对信号分析仪的控制和数据获取;用户操作界面采用EPICS平台下的EDM开发,通过Channel Access与IOC通信。在HLS-II储存环上对工作点测量系统进行了在线的调试。调试结果说明,在扫频范围为2.1 MHz到4.1 MHz时,工作点测量系统的统计分辨率在水平方向上好于0.000 3,在垂直方向上好于0.000 2。     

HLS-Ⅱ储存环工作点测量系统的开发（英文）

介绍了在合肥光源重大维修改造工程期间,开发的一套基于扫频激励法的工作点测量系统。测量系统硬件包括基于条带BPM的信号拾取电极、前端信号调理模块、一台带跟踪输出的信号分析仪N9000AEP、功率放大器以及用于激励束流的条带激励器。系统控制软件采用EPICS开发,基于EPICS Stream Device设计的输入输出控制器(soft IOC)运行在服务器虚拟机中,通过VXI11协议进行通信实现对信号分析仪的控制和数据获取;用户操作界面采用EPICS平台下的EDM开发,通过Channel Access与IOC通信。在HLS-II储存环上对工作点测量系统进行了在线的调试。调试结果说明,在扫频范围为2.1MHz到4.1 MHz时,工作点测量系统的统计分辨率在水平方向上好于0.000 3,在垂直方向上好于0.000 2。     

束流逐圈位置测量在BEPC储存环上的初步应用

介绍了利用合肥同步辐射光源(HLS)的逐束团位置测量系统在北京正负电子对撞机(BEPC)上进行的逐圈位置测量实验. 在不同条件下对束流进行逐圈位置测量, 得到束流的相运动图像并观测了阻尼效应. 利用基频数值分析(NAFF)方法对逐圈位置数据分析得到高精度的束流频谱, 可以由此研究各种效应引起的工作点漂移. 实验中观测到特定工作点下由色品校正六极子引起的束流共振现象, 并对此作了合理解释.     

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。     

合肥光源上采用干涉方法测量束流截面

 束流截面尺寸测量对优化系统参数、确保光源运行至关重要。采用干涉法测量合肥同步辐射光源束流截面垂直方向的尺寸。基于Cittert-Zernike 定理,利用双缝干涉条纹的对比度得出相干度和束流截面尺寸。测量系统由干涉成像与图像处理系统组成。进行了5组试验,试验结果证明了干涉法测量合肥同步辐射束流截面尺寸的可行性。     

工作点测量系统在合肥光源的应用研究

 介绍了利用合肥光源(HLS)的工作点测量系统进行一些束流参数的测量及其应用研究，这些参数包括工作点、β函数；自然色品以及中心频率。同时还进行了清洗电极对工作点的影响的测量。给出了一些测量结果，测量结果与理论计算值相当吻合。     

对数比电路原理与低频工作点反馈系统

 在合肥光源注入系统升级改造后，尝试了几种方法来改进机器注入束流稳定性。研制了用于抑制注入过程残余β振荡的水平和垂直方向的工作点振荡抑制模块，尝试了包括逐圈测量和锁相环原理来激励和稳定束流等方法来跟踪工作点变化。详细分析了基于对数比原理的逐圈测量系统，包括单束团和多束团模式，证明在多束团模式下逐圈测量的可行性和意义，更新了数据采集和可远程控制的软件集成环境。     

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。     

Beam dynamics of the superconducting wiggler on the SSRF storage ring

In the SSRF Phase-II beamline project, a superconducting wiggler(SW) will be installed in the electron storage ring. It may greatly impact on the beam dynamics due to the very high magnetic field. The emittance growth becomes a major problem, even after correction of the beam optics. A local achromatic lattice is studied, in order to combat the emittance growth and keep the performance of the SSRF storage ring as high as possible. Other effects of the SW are also simulated and optimized, including the beta beating, the tune shift, the dynamic aperture, and the field error effects.     

工作点反馈系统对同步辐射光源运行稳定性的提升

上海同步辐射装置（SSRF）储存环上目前已经安装了十台插入元件（IDs）。在用户时间,插入元件的间隙被反复地调整以进行科学实验。虽然使用了插入件前馈系统,但依然存在扰动束流光学的残余四极场,它会导致束流横向振荡工作点的变化,进而影响机器的性能和同步辐射光亮度的稳定。为此,我们研发了一个工作点反馈系统来解决这个问题,并且已经在上海光源储存环上投入了运行,在两周左右的运行周期内,工作点的稳定度达到了±0.001。这个反馈系统还有另一个重要功能,即可以根据监控反馈系统校正电流的变化趋势来判断二极磁铁电源和四极磁铁电源是否存在慢漂问题。为了验证这个工作点反馈的可行性,我们对使用反馈前后几周的束流参数进行了比较,包括储存环注入效率、束流寿命、水平方向束斑尺寸以及β函数的变化情况（beta-beatings）。     

工作点反馈系统对同步辐射光源运行稳定性的提升（英文）

上海同步辐射装置(SSRF)储存环上目前已经安装了十台插入元件(IDs)。在用户时间,插入元件的间隙被反复地调整以进行科学实验。虽然使用了插入件前馈系统,但依然存在扰动束流光学的残余四极场,它会导致束流横向振荡工作点的变化,进而影响机器的性能和同步辐射光亮度的稳定。为此,我们研发了一个工作点反馈系统来解决这个问题,并且已经在上海光源储存环上投入了运行,在两周左右的运行周期内,工作点的稳定度达到了±0.001。这个反馈系统还有另一个重要功能,即可以根据监控反馈系统校正电流的变化趋势来判断二极磁铁电源和四极磁铁电源是否存在慢漂问题。为了验证这个工作点反馈的可行性,我们对使用反馈前后几周的束流参数进行了比较,包括储存环注入效率、束流寿命、水平方向束斑尺寸以及β函数的变化情况(beta-beatings)。     

Preliminary application of turn-by-turn data analysis to the SSRF storage ring

There is growing interest in utilizing the beam position monitor turn-by-turn (TBT) data to debug accelerators. TBT data can be used to determine the linear optics, coupled optics and nonlinear behaviors of the storage ring lattice. This is not only a useful complement to other methods of determining the linear optics such as LOCO, but also provides a possibility to uncover more hidden phenomena. In this paper, a preliminary application of a β function measurement to the SSRF storage ring is presented.     

储存环逐束团相位测量系统信号处理算法优化

为了进一步提高相位测量精度,上海光源束测组在原有逐束团相位测量系统基础上,提出了一种新的信号处理方式—相关函数法。此方法无需对原始束流信号进行低通滤波,通过直接在时域对示波器全部采样点进行模式匹配来计算逐束团相位,其优势在于数据处理仅受仪器带宽限制,可以保留更多的高次谐波信号。研究结果表明,新方法可避免低通滤波带来的束团间信号串扰问题,降低信号反射带来的系统测量误差。主成分分析法被用来评估相位测量分辨率,电荷量越大,分辨率越好。束团间精确的相位依赖关系还可用于储存环束流尾场及阻抗的分析。     

BEPC Ⅱ储存环逐束团丢束监测系统及应用

针对北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)在高流强下运行经常出现的突然丢束问题,研制了基于逐束团测量的丢束监测系统。束流位置探头(BPM)的四路电极信号作为监测系统的信号源,四路高速模数转换器(ADC)和现场可编程门阵列(FPGA)进行模拟信号的数字化和数字信号的处理。通过获取丢束前每个束团的位置和流强等信息来分析引起丢束的原因。结合加速器硬件情况,长时间对丢束监测系统数据的分析,以及设计的对比实验,深入研究丢束问题。系统对高频系统故障、束流不稳定性和磁铁电源系统不稳定等原因引起的丢束现象可以做出准确的判断,进而为加速器稳定运行提供优化方向。