HLS直线加速器条带束流位置检测器基于对数比方法的标定

对合肥光源（HLS）直线加速器（LINAC）的束流位置测量系统进行改造，设计并加工了非拦截型、高精度的条带电极束流位置检测器（BeamPositionMonitor,BPM）。安装前，通过定位精度小于5μm的电控位移平台，采用具有更大动态范围和线性度的对数比而非传统的差和比的处理方法，对条带束流位置检测器进行标定。本文介绍了标定平台、对数比处理系统以及自动控制标定程序，给出了基于对数比方法的标定结果。该条带电极束流位置检测器的水平方向和垂直方向的灵敏度分别为1.55dB/mm和1.48dB/mm，束流位置分辨率为42μm，电中心相对于机械中心的偏差为（0.212，0.450）mm。     

可变椭圆极化波荡器EPU10.0的传动控制

可变椭圆极化波荡器EPU10.0是一种可产生多种极化模式相干太赫兹辐射的波荡器。EPU10.0的主要特点是波荡器内的磁块分上下各两排，上下气隙固定，一对对角线永磁块排列固定，另一对可独立做纵向移动，移动重复定位精度小于0.01mm。对该波荡器的磁测结果显示：在水平线极化和圆极化模式下，磁场的两个横向分量的一、二积分分别为0.012T•cm和0.7T•cm²，达到了设计指标。     

合肥光源钮扣型束流位置检测器的设计计算

对合肥光源中使用的钮扣型束流位置检测器进行了相关参数的计算,计算了水平和垂直方向的灵敏度。对内在分辨率和传输功率进行了估算。用优化后的检测器安装位置参数对束流位置进行了高精度数值仿真,对测量数据用差比和和对数比方法进行处理,得到直观的mapping图和拟合多项式。对束流和信号进行仿真拟合,当束流位移从（0mm,0mm）到（4mm,4mm）时,归一化和信号的变化小于5×10－3。     

PSD位置测量系统在波荡器磁场测量中的应用

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种基于横向光电效应(x和y方向)的光电位置敏感器件,可直接探测到入射光斑的能量中心位置,在波荡器磁测中可用于获得霍尔探头测量过程中的横向位置变化。为了在狭小或封闭空间内实现对波荡器(尤其是真空内波荡器)磁场进行高精度的测量,我们设计并搭建了测试系统,对导轨直线度(x和y方向)进行了测量。实验结果表明,该位置测量系统具有5μm的测量精度,可以满足霍尔探头在波荡器磁测过程中的位置精度要求。     

上海光源BL19U-canted光束线布局及运行

上海光源在BL19U波荡器直线节首次建成了canted光束线。由于canted双线的水平夹角仅为6 mrad,在束线光学元件的空间布局上非常紧张。顺序错开放置、共用真空腔体以及采用偏转镜是canted光束线布局的主要方式。本文主要讨论了上海光源canted光束线在白光狭缝、单色器以及偏转镜等关键部件进行束线布局时的设计方案和指标。BL19U-canted光束线机械系统自2015年初开放运行以来,已经稳定运行超过6 000 h。     

多目标遗传算法在波荡器垫补中的应用

波荡器性能一般有多个指标要求，而这些指标往往是相互冲突的，因此在磁场垫补时难以对垫补量进行精确推算，导致磁场垫补耗时和低效。为解决该问题，本文将多目标遗传算法应用于波荡器磁场垫补量推算，并对波荡器U38-S磁场进行了垫补。根据波荡器磁场垫补结构建立了计算模型，并阐述了计算模型中的主要问题，给出了U38-S磁场的垫补过程。经过3次磁场垫补，U38-S的轨迹中心偏差、相位误差和峰峰值误差分别减小到0.15 mm、1°和0.49%。由于遗传算法本身具有较强的可扩展性，本文所用方法也可应用于其他类型波荡器的磁场垫补。     

用于粒子加速器位置监测的线位置探测器静态特性的标定

本文介绍了一种线位置探测器(WPS)静态特性标定的方法。建立了一套由激光位移传感器、水平与垂直调节平台组成的静态特性标定系统。在垂直和水平两个方向对WPS的测量静态特性进行了研究。在WPS的测量范围内,以步长0.1 mm进行位移量输入,满量程观察了WPS的输出位移量。对输入输出数据进行了拟合,得到WPS灵敏度以及均方根误差。输入步长分别设为5、2和1 μm,考查输出量变化可得到仪器的分辨率。实验结果表明：垂直方向灵敏度K_V不低于-1.005 02,均方根误差为0.002 4 mm,分辨率达2 μm。水平方向灵敏度K_H不低于-1.001 55,均方根误差为0.002 1 mm,分辨率同样达2 μm。该WPS灵敏度、均方根误差和分辨率均达到了监测所需的精度。     

可移动式除氚器的现场应用试验

在现场闭路循环工作模式下，采用中国辐射防护研究院研制的小型可移动式除氚器对微量(（0.5~1）×10^-6)气态氚进行脱氚试验。试验结果表明：催化床在450℃工作温度下，空气闭路循环流量为3.8m³/h时，除氚器可在114min内将1m³密封不锈钢罐空气中的氚浓度由4.62×10⁶Bq/L降至4.62×10³Bq/L。同时，论证了除氚器在现场使用的适应性与安全性，并对其研制和现场性能试验中发现的技术问题进行了论述。     

石英光纤束损监测系统在SXFEL上的应用

上海软X射线自由电子激光装置（Soft X-ray Free-Electron Laser facility,SXFEL）是我国第一台X射线相干光源，为了对其波荡器线束流损失进行监测，设计安装了一套基于切伦科夫辐射理论的石英光纤束损监测系统。由于石英光纤对高能γ射线不敏感，适应在SXFEL高辐射场环境中安装使用。该束损监测系统响应速度极快，覆盖整个波荡器线约180 m长区域，能够对整个波荡器沿线束流损失进行实时连续监测。本文介绍了该光纤束损监测系统原理与组成，按应用需求进行了系统位置标定与光纤衰减系数测量等实验，并在实际调束过程中考察了该系统的应用情况。结果表明：该系统具有良好的位置分辨能力，在上游位置分辨能力约为0.2 m，能够满足工作人员调束需求。     

启明星1#实验装置ks、keff和φ*的模拟计算

用MCNP程序对启明星1#实验装置（Venus1#）的k_s、k_eff和φ^*进行模拟计算。在装置的源区、快区、反射层、屏蔽层已定条件下,逐层增加热区燃料元件,每增加1层,对k_s、k_eff和φ^*进行1次计算,共增加了13层,最终得到k_eff为0.96246,满足了Venus1#的设计要求。元件层数增加,φ^*先增后降,当增至12层时,φ^*又明显增大。外源位置和能量对φ^*有影响,外源在轴向离中心越近、能量越高,φ^*越大。     

Development of a PSD-based photon beam position measurement system

As an important part of the beam diagnostic system, the synchrotron light beam position measurement has a very high value in the high quality and high stability light source applied research. A new photon beam position monitor based on position-sensitive detector (PSD) has been developed to measure the photon beam position in vertical and horizontal directions at the same time at HLS (Hefei Light Source). The new PBPM based on the PSD has fast response speed, high sensitivity and wide dynamic range. This PBPM system also includes the C4674 signal processing circuit, NI USB-9215 data acquisition device and the LABVIEW data acquisition program. This PBPM system has been calibrated vertically and horizontally on-line, and then has been applied in the beam line B3EA of HLS to measure the position of the synchrotron light. As the results shown, the resolution of the system is better than 3 mm.     

上海软X射线自由电子激光腔式束流位置测量系统

上海软X射线自由电子激光装置（Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser, SXFEL）需1个分辨率达到亚μm量级的束流位置测量系统，并采用基于束流准直的方法实现波荡器段电子束与光子束的紧密重合。为此设计研制了1个由C波段腔式探头、单路混频至低中频的射频前端以及自主研发的专用数字信号束流位置处理器（digital beam position monitor processor, DBPM）构成的腔式束流位置测量（cavity beam position monitor, CBPM）系统。本文对系统的设计、软硬件结构、系统搭建进行了介绍，并基于漂移段搭建的3个紧邻的CBPM阵列完成了在线系统性能评估。束流实验结果表明，在束团电荷量为500 pC、系统动态范围在±800 μm的条件下，位置分辨率可达880 nm，这也是国内首次研制成功可在线运行的具有亚μm位置分辨率的CBPM系统。此外，采用CBPM的相位腔进行相对束团电荷量、束团到达时间的测量，其性能评估结果也均优于SXFEL设计要求。     

Cavity Beam Position Monitor System for Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser

Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser (SXFEL) requires a beam position monitor system with resolution of sub-micron, so the beam based alignment (BBA) method to achieve close coincidence of the electron beam and the photon beam in the undulator section can be used. A cavity beam position monitor (CBPM) system consisting of a C-band cavity probe, a RF front-end and a dedicated digital beam position monitor processor (DBPM) was developed. The system design, hardware and software structure, and system construction were introduced in this paper. Based on the three adjacent CBPM systems in the drift section, the online system performance evaluation was completed. And the experiment results show that the position resolution of 880 nm is obtained under the condition of the bunch charge of 500 pC and the dynamic range of the system of ±800 μm. This is also the first CBPM system with submicron position resolution that can be run online in China. In addition, the phase cavity of CBPM was used to measure the relative charge and the arrival time of the bunch. The evaluation results show that the performance is better than the design requirements of SXFEL.     

Libera Photon在合肥光源同步光位置测量系统中的应用

合肥光源新引进了IT公司的新一代光位置信号处理器Libera Photon,其采用嵌入式EPICS IOC,极大地提高了数据的传输效率,经测试,该处理器的分辨率好于0.07 μm。同时,自主研制开发了相配套的时钟分配器以及远程软件控制程序,并将新同步光位置信号处理系统用于原有的双丝型光位置探测器进行了初步的应用研究,测试得到的同步光位置信息与相近的BPM Q8E所测得的束流位置信息变化趋势一致,说明Libera Photon能够很好地进行同步光位置信息的测量。     

上海软X射线装置中纯永磁移相器的积分场垫补

X射线自由电子激光(Free-electron Laser,FEL)达到饱和功率输出时所需要的波荡器总长度为数十米甚至上百米,目前国内外研制的波荡器只能分段加工,且每段长度一般在5 m以内。为了保证两相邻波荡器间辐射光的相位相互匹配,通用的设计是在相邻波荡器之间增加移相器。移相器的加入不应对电子束流产生影响,其产生的磁场沿束流方向的一二次积分必须达到技术要求。由于移相器较短,二次积分较小,可不予考虑。在不考虑永磁块非线性的基础上,导出了纯永磁移相器的磁场一次积分以及调整移相器中某些磁化块的高度和倾斜角度产生的磁场一次积分变化量的解析表达式。利用这种方法对上海软X射线自由电子激光装置中的5台移相器做积分场垫补,使得每台移相器的磁场一次积分在好场区内都小于20 Gs·cm,满足工程设计要求。     

Strip line beam position monitor for HLS LINAC

1 Introduction Beam position monitors at HLS LINAC and transfer line will deliver the information about the transverse positions and phases of beam passing by. Typical requirement for position resolution is within 1mm within 1/3 of half aperture rb (rb of HLS LINAC is 25mm). The HLS LINAC BPMs will also serve as beam phase detectors, which require a tough broad-band frequency response and impedance match for the BPMs. Additionally, space available for the BPMs at the HLS LINAC…     

西安质子应用装置BPM设计及测试结果

西安质子应用装置(XiPAF)中能传输段设有6个束流位置探测器(BPM)用于测量束流位置及相位，要求位置和相位测量分辨率分别好于0.1 mm和1°，绝对位置测量准确度好于±0.5 mm。本文从理论上分析了纽扣型BPM位置测量分辨率与电极长度及电极张角的关系，并结合CST模拟得到最优值，设计分辨率达24.5 μm。离线测试结果表明，BPM样机的电极电容、灵敏度及电极间耦合度均与设计值相符。利用旋转法测量得到BPM样机水平和竖直方向电中心与机械中心的偏差分别为（0.04±0.05） mm和（-1.53±0.05） mm。样机安装在清华大学微型脉冲强子源（CPHS）高能传输段进行测试，测试结果表明，XiPAF BPM位置测量分辨率好于60 μm，相位测量分辨率好于0.74°，绝对位置测量准确度为±0.35 mm。该设计满足西安质子应用装置的要求。     

上海光源EPU100中横梁变形的分析与计算

上海光源EPU100是一台APPLE-Ⅱ型可变椭圆极化波荡器,其磁结构由四排磁排列组成,其中两排对角线上的磁排列可沿纵向移动,从而产生不同的磁场分布以满足各种极化模式的要求.随着磁排列在纵向上的相对移动,磁排列间的磁力大小和方向会发生变化,从而引起横梁不仅在垂直方向而且在水平方向产生不同的变形.本文通过对不同相位下不同磁力所引起滑动梁的变形进行分析研究,得到与实测变形一致的等效横梁力学模型.