合肥光源逐束团流强及高灵敏度工作点测量系统的研究

发布时间：2020-10-26 12:00

　　 本论文主要研究内容是合肥光源逐束团流强和高灵敏的工作点测量系统的研究。在充分调研国内外加速器实验室的测量方案的基础上,设计了两套全新的束流测量和诊断系统。逐束团流强测量系统利用超快光电探测器把同步辐射的光脉冲信号转换为电信号,再进行处理得到逐束团流强。新的高灵敏工作点测量系统则是使用(Direct Diode Detector Baseband Tune)3D-BBQ技术可以在没有激励信号的条件下测量工作点,不会对储存环中的束流引起扰动,具有可以成为实时在线测量工作点系统的潜力,有极高的应用价值。本文首先介绍了与本论文相关的加速器物理。从整体上定性地介绍了加速器储存环的物理,给出了束流的横向转换矩阵、β函数和横向振荡等理论知识进而引入了工作点这一个重要概念,同时还介绍了束流流强及同步辐射这些与我们设计的两套系统密切相关的物理参数,并给出了工作点和束流流强在束流测量与诊断领域的基本理论。其次介绍了基于同步辐射的逐束团流强测量系统的设计与实现。介绍了合肥光源储存环B8光束线的基本情况,确定了用于基于同步辐射的逐束团流强测量系统的光路设计。计算了在光电探测器处同步光的功率,确定了超快光电探测器的型号是滨松公司的G4176-03光电探测器。介绍了利用等效时间采样算法重构束流的时域波形。为了确定逐束团的绝对流强,使用了直流流强变压器(DCCT)系统得到束流的直流流强,并对DCCT系统的进行了误差分析和分辨率测试。使用基于同步辐射的逐束团流强测量系统分别在日常运行多束团模式、单束团及一个摩尔斯码编码的“HLS”填充模式下进行了逐束团流强测量实验,得到了相关实验结果。最后介绍了高灵敏度的工作点测量系统的设计与实现。介绍了3D-BBQ技术的基本原理,根据合肥光源储存环参数,设计了 3D-BBQ的前端电子学模块,并进行了模拟仿真实验。根据仿真结果,制作了前端电子学的实物PCB板。最后搭建了工作点测量平台,并进行实验,得到实验结果。同时还进行了与合肥光源现有的扫频激励法工作点测量系统的比对实验,验证设计目标。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TL594
【部分图文】：

１９３９年到２００９年之间，１４４个诺贝尔物理奖获得者中，３９人（２８％）的研究成??果与加速器物理和加速器机器息息相关［２Ｌ越来越多的科研工作者参与建设和发??展加速器，使得加速器一直向更高能量发展如图１．１所示。同时，也有大量的科??研工作者利用加速器这个实验平台进行化学、生物、医学、高能物理等等一系列??科学探索，取得了大量科研成果。??ＬＨＣ＇??ｉｏｌ７ｅｖｒ?ｙ，??＾?ｉＤｉ６＜！Ｖ?￣?Ｚ??Ｎ?ＩＯＯＴｃＶ?－?ｓｕｗａｇｃ?－Ｓ??Ｐ?ｌ＼?７?？?ＨＥＲＡ??！歸－?二??＾?１?ＴｃＶ?－?＾?Ｐｉｉ?ＴＲＡ?（ｅｗ?）??Ｊ?／?／?ＲＳ？ＡＬ／ＳＰＳ??１?ｌｆｌ０ＧｔｆＶ?ｆｍ伽—？?ＳＬＥＤ??＜Ｚ?ｗｅａｋ?ｌｏｔｉｉｓｉｍ＊?ｊＴ??！?＞，?严??＾?＾ｙｎｃｈｒｏｉｒｏｎ?ｓ＞ｎｃｌ？＼Ｋ；ｙｃｋ＞ｔｒｏｎ＞??＾?Ｉ?（＊ｃ、‘?ｗｅａｋ?ｐｒｏｔｏｎ?ｌｉｎａｃ??ｌＯＭｅＶ?－?＾—＇００＾＼?ｄｅｃｔｎ＞ｓｍｔｉｃ??ｆ?＾—－＊＂＊＊？?Ｓｅｒ５ｅｒａ！ｆ）ｒ??ｌ?ＭｃＶ?ｘ?ｒｅｃｔｉ?Ｈｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ??ｌＯＯｋｃＶ?Ｌ！?１?．．．Ｉ?１?Ｉ?＼?Ｓ???１９３０?１９４

和发射度?分辨率?１０?（ａｍ??ＨＬＳ?ＩＩ的电子储存环束流测量元件分布图如图１．２所示ＨＬＳ?１丨整个储存??环中分布着三个测量本地站，分别是：注入点环外束测本地站，环内束测本地站??和两条Ｂ７、Ｂ８同步光本地站。在储存环中总共安装有１套直流电流变换器??（ＤＣＣＴ）用来测量束流直流流强，３２个纽扣型束流位置监测器（Ｂｕｔｔｏｎ?Ｂｅａｍ??Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｍｏｎｉｔｏｒ）用于测量在全环各个位置的束团横向位置，３套由条带??（Ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ）ＢＰＭ和纽扣ＢＰＭ组合的ＢＰＭ用来测量束团横向尺寸、逐束团流强、??横向发射度和能散等参数，另外还有２个横向激励器、３个条带激励器和１个纵??向激励器与ＢＰＭ?—起分别用于测量工作点、束团的横向反馈系统及纵向反馈系??统。??ｉ?丨注入环外束本ｗｉ站??丨＿圍丨ｉｌｌ?Ｓ３！??Ｑ１?Ｑ２??机隹味：究?Ｑ２９?Ｊｂ?刮柬器纵向激??方频２?＃?ｉ〇?１３ｌ?＼注入检糊?％??／／?＼?１?＇??會?＂?，、义??Ｂ７?条Ｓ激励Ｓ??／／＼＾?（，Ｕ，１？ａ，?／?＼＼??Ｓ?９?？钮扣?ＢＰＭ，?３２?个?．；Ｓｑ７??＾２５?ａ．?０?ＤＣＣＴ

?第一章绪论１．?２．１．１基于ＢＰＭ和信号的逐束团流强测量系统??当束流通过加速器真空管道时，会产生与束流的位置和尺寸奋关的电磁场，??如图１．３所示一般我们把沿着真空管道安装的探测感应电磁场的电极称ＢＰＭ。ＢＰＭ?—般有三种类型：纽扣ＢＰＭ，条带ＢＰＭ，腔式ＢＰＭ。三种类型ＢＰＭ根据应用场合和需求的不同各有所用［１｜］。在电子存储环中，比较常见的是纽ＢＰＭ和条带ＢＰＭ，如图１．４所示。通常每个ＢＰＭ都有四个电极，电极的安方向有正交９０°和斜交９０°这两种方式，每个电极都能得到由束流经过真空管时感应的电磁场产生的电压信号。通过处理这些信号，可以得到束流的位置信和流强信息等等。ＢＰＭ是加速器束流测量和诊断领域里非常重要的一个部件，??对每个加速器机器来说都是必不可少的。基于ＢＰＭ的逐束团流强的方法就是用ＢＰＭ四个感应电极得到的和信号来进行处理。??１⑴１
【参考文献】

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本文编号：2856968