基于FPGA的DDS信号获取与PI反馈算法设计

介绍了上海质子治疗装置高频低电平系统中扫频配置和PI反馈控制算法。通过编写Verilog HDL代码对AD9858芯片进行配置,实现了直接数字频率合成和频率扫描的功能,设计了PI算法以保证高频腔腔压幅度和相位的高精度和高稳定性。     

多线程通信方法在高频幅度控制中的应用

高频系统幅度控制环路开环时，束流将会在腔上引入与正常工作腔压可比的场，流强升高时束流要从腔上得到更多功率，此时腔自身消耗的功率保持不变，这就要求高频幅度控制发挥作用，满足束流和腔功率的要求。作为高频系统监控程序的一个组成部分，本文采用了多线程串口通信的方法实现了对SSRF高频系统激励电平的控制。     

100MeV回旋加速器高频系统的初步设计

100MeV回旋加速器高频系统近期的工作进展包括腔体的结构和数值计算、高频功率发生器、稳定度闭环控制设计等。高频系统由四分之一波长的铜质共振腔、高频功率发生器和低电平控制电路构成。它的主要参数如下:运行频率,44.5MHz;高频输出功率,120kW;高频频率稳定性,±5×10-8;D电     

兰州重离子加速器冷却储存环高频加速系统

文章介绍兰州重离子加速器冷却储存环主环用于加速粒子的高频加速系统。加速系统的频率范围为0. 25~1.7MHz，最高峰值电压为8.0kV。高频腔体的固有谐振频率通过调节绕在腔体加载的铁[JP2]氧体材料上的偏磁电流来改变，所加载的铁氧体材料为600HH。高频腔体内的真空度达到3×10^-9Pa，高频发射机的最大输出功率为30kW，高频系统的控制采用基于PCI总线技术，它提供所有高频系统控制及监测功能。     

麦克风效应对CiADS超导腔稳定性影响的仿真分析

加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)对质子超导直线加速器提出了高稳定性要求，在工程设计阶段需对直线加速器的各种不稳定因素，特别是对超导腔的麦克风效应的影响进行评估。基于谐振系统的冲击响应模型，发展了一种离散化的电压迭代求解方法，并利用该方法构建了高频系统仿真程序，用于分析麦克风效应作用下超导腔的时变状态。通过仿真，研究了麦克风效应对腔体幅相稳定性的影响及与超导腔的谐振频率、Q值和带宽等参数的关系。结果表明，麦克风效应主要影响超导腔的相位稳定，其影响程度取决于麦克风振荡频率与腔的谐振频率、频率偏移量与腔体半带宽的比值。给出了满足CiADS直线加速器超导腔幅相稳定性指标(0.1%和0.1°)的麦克风振荡强度限值。     

麦克风效应对CiADS超导腔稳定性影响的仿真分析

加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)对质子超导直线加速器提出了高稳定性要求,在工程设计阶段需对直线加速器的各种不稳定因素,特别是对超导腔的麦克风效应的影响进行评估。基于谐振系统的冲击响应模型,发展了一种离散化的电压迭代求解方法,并利用该方法构建了高频系统仿真程序,用于分析麦克风效应作用下超导腔的时变状态。通过仿真,研究了麦克风效应对腔体幅相稳定性的影响及与超导腔的谐振频率、Q值和带宽等参数的关系。结果表明,麦克风效应主要影响超导腔的相位稳定,其影响程度取决于麦克风振荡频率与腔的谐振频率、频率偏移量与腔体半带宽的比值。给出了满足CiADS直线加速器超导腔幅相稳定性指标(0.1%和0.1°)的麦克风振荡强度限值。     

紧凑型强流回旋加速器CYCIAE-100高频腔Dee板水冷系统设计

作为紧凑型强流回旋加速器CYCIAE-100，为了维持安装在相对两个谷区内的1对高频腔能够提供60kV（中心区）约120kV（引出区）的加速电压，要求馈入的功率较高，腔体水冷的难度大，因此，需要对水冷系统进行详细的设计，本文以高频腔Dee板的水冷系统的设计和优化为例进行说明。     

10 CYCIAE-100 MeV回旋加速器机械工程介绍

CYCIAE-100MeV回旋加速器非标机械结构主要包括离子源、轴向注入、中心区、高频腔体、频率自动微调、高频功率馈入、剥离靶引出、磁场调谐系统、对中线圈、径向束流探针、真空系统、相位探测系统、磁场测量系统、主线圈、束流诊断系统、束流调试靶、质子管道及传输元件、举升系统、运输安装与调节系统等。     

高频单腔加速器的束流负载效应

一、高频单腔加速器束流负载特点加速谐振腔经耦合环与高频系统耦合并建立高频电磁场。馈送到谐振腔的高频能量,一部分损耗在谐振腔内壁,其余部分传递给束流。束流形成的负载场与高频电磁场相互作用,使腔内的场分布发生变化,最后达到稳定平衡。与一般驻波型加速器相比较,高频单腔加速器的显著特点之一是能在较宽的高频相位     

HLS数字低电平系统的研制与在线调试

研制了数字低电平系统(DLLRF)替换了合肥光源(HLS)原模拟系统,实现储存环高频腔的频率调谐和高频加速场的快速幅相反馈控制。该系统主要由模拟信号变频和基于FPGA的数字处理两大功能模块构成。经过离线和在线调试,DLLRF闭环控制下高频场的无载幅相稳定度达到±0.1%和±0.1°。带束流运行后进一步优化了环路参数,储存环最高流强达到460 m A,并成功实现了300 m A TOP-OFF运行模式,高频场的载束幅相稳定度达到±0.2%和±0.2°。     

冷坩埚熔融装置中高频电源的研究设计

冷坩埚感应熔炉工艺是核废物处理技术的第四代工艺技术。该工艺技术具有工作温度高、使用寿命长、处理的废物范围广、产生的二次废物少等优点。冷坩埚玻璃固化熔融装置主要由高频电源感应系统、机械系统（坩埚本体及附属结构）、尾气处理系统、冷却系统和仪表控制系统组成。其中，高频电源感应系统是该装置的重要组成部分之一，高频电源如不能提供合适的频率、功率及其它合理的运行参数，整个装置将不能正常的运行，熔体也无法得到很好处理。     

数字化LLRF频调环路的步进电机控制算法设计

本文介绍用于超导高频腔频率调谐环路控制中具有自动联锁保护功能的二相步进电机的控制算法。设计以可编程门阵列(FPGA)为核心部件,采用低频启动,逐步升频过渡到稳定工作状态,实现步进电机的平稳运行;通过设置联锁控制信号回路,实现步进电机在运动过程中的超限自动联锁保护功能。测试结果显示,通过优化设置不同的启动频率,不同的升频速度,实现了步进电机在上海光源超导高频腔上的稳定运行。     

HI-13串列加速器升级工程144MHz铜铌溅射超导腔物理设计

为设计HI-13串列加速器升级工程中的QWR铜铌溅射超导腔，利用电磁场计算软件和力学结构计算软件分析了QWR腔的高频特性和机械振动频率，并考虑到QWR腔在加工和运行时的环境温度差异，给出了QWR腔在常温加工时的几何尺寸。本工作还分析了QWR腔电磁场的不对称性对束流输运的影响。     

医用回旋高频腔的初步设计

根据医用回旋加速器的物理要求,确定了医用回旋高频腔的具体结构设计方案。在加速电压较高、空间有限的情况下提升高频腔的品质因数,结构设计为1/2波长线的竖腔。为避免腔体在实际工作中由发热变形引起频率漂移,本次设计中采用微调环调谐结构来保证频率稳定度的要求。本文利用Microwave Studio CST程序对腔体的电磁场分布、品质因数Q_0、表面电流分布、耦合电容、微调环进行了详细的分析与仿真计算。与实际测量值进行对比,两者比较吻合,并对产生的误差进行了分析讨论。     

Spoke012超导腔低温调谐器的研制

调谐器是超导高频系统中的关键设备之一,其功能是调节超导腔的频率。在Spoke012超导高频系统中,我们研发了一个在低温环境下运行的特殊调谐器。该调谐器由操作原理不同的两个部分组成,一个是步进电机驱动的粗调谐部分,另一个是压电陶瓷驱动的细诃谐部分。这两个部分串联放置,可达到粗调约200kHz和细调约5Hz的调谐精度。本文报道该低温调谐器的基本参数、设计方案及性能测试结果。     

HI-13串列加速器升级工程QWR超导腔冷模实验

为验证理论计算，获取相关高频参数，进行了QWR超导腔冷模实验。用网络分析仪测量了相同尺寸的谐振腔模型，获得了谐振腔在常温下的频率、品质因子及耦合器对谐振频率的影响等数据。用实验对理论计算结果进行验证，经理论分析后，反演得到低温超导态下的QWR超导腔及耦合器的工作参数。      

漂移管直线加速器加速电场分布及稳定性调谐研究

漂移管直线加速器(DTL)加工和安装的误差会导致腔内加速电场分布偏离设计值。为了补偿该偏差,通常在腔内安装调谐装置。同时,在腔内引入耦合杆周期结构,通过调节耦合杆与漂移管之间的间隙,可提高DTL腔内加速电场的稳定性。本文基于高频谐振腔理论和小球拉线测量技术,搭建了一套高精度电场测量系统。结合仿真模拟和实验,实现了中国散裂中子源(CSNS)DTL的加速电场和稳定性调谐,使得腔内实际加速电场分布与设计值相对偏差小于2%,谐振频率和电场稳定性均达到设计指标。     

230 MeV超导回旋加速器高频低电平系统设计与桌面实验研究

中国原子能科学研究院正在研发一台230 MeV医用超导回旋加速器，用于天津肿瘤医院的质子治疗项目。为满足加速器高频系统的腔体负载Dee电压稳定度、高频频率稳定度及加速电压幅度平衡度的要求，本文研制一套包含模拟数字混合型幅度环、数字型调谐环和数字型电压平衡环3个环路的低电平控制系统。该低电平系统通过串口与上位机进行通信，以实现本地调试；利用Profibus-DP通信协议，实现低电平系统和PLC组网的交互通信。在1个缩比例无氧铜实验腔体上完成了低电平系统低功率桌面实验与联合调试，验证了电压调平衡算法的有效性，并实现了低电平控制系统的一键启动，无需人工干预，满足了加速器高频系统对低电平控制系统的需求。     

44 MHz高频功率源的初步设计

44MHz高频功率源为100MeV强流回旋加速器的粒子加速提供能量,高频功率源的稳定度直接关系着束流的品质,因此,高频功率源在提供高功率的同时,也要考虑频率稳定、电压稳定和相位稳定。为满足上述要求,高频功率源主回路包括数字频率合成器、幅度和相位调制器、300W固态放大器、10kW中间级功率放大器、100kW末级功率放大器等。数字频率合成器可保证振荡器的输出频率满足频率稳定度的要求。它可通过改变分频比方便地将工作频率在43~45MHz间调节,频率稳定度优于±3×10-8,频率步进可变。幅度和相位调制器使系统工作在设定的功率水平上,以达到D…     

合肥同步辐射储存环的高频工作模式

在测量高频系统基本参数的基础上，对合肥同步辐射储存环高频腔的大失谐角工作模式进行了分析，指出其不合理性和危害性，提出并成功地试验了投入控制环路，在高腔压、最佳 谐角上玫束流及升能的新的高频工作模式。