15-MeV电子直线加速器的低电平系统

15-MeV电子加速器驱动的光中子源装置(TMSR Photo-Neutron Source Phase 1,TPNS1)是专为钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)核数据测量设计和建造的。为保证直线加速器提供稳定的、高品质的束流,开发了基于可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术的低电平控制系统,利用上下变频、IQ(In-phase and Quadrature)调制解调技术实现了直线加速器幅度和相位的反馈控制。经测试,幅度和相位的控制精度达到±0.4%,可达±0.6°。长时间的运行表明,整个数字化环路的响应时间快,稳定性好,满足中子源装置的运行要求。     

大连极紫外相干光源

先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来,飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50～150nm,单脉冲能量大于100μJ,且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲,是我国第一台自由电子激光用户装置,并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置,在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目,目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。     

上海光源150MeV直线加速器传输波导相长度测量与调整

上海光源直线加速器加速器主体由电子枪、次谐波束聚器、基波聚束器及四台加速管组成,其功能是通过低能输运线向增强器注入150 MeV能量的电子束.直线加速器2006年12月开始安装,2007年5月出束,10月完成束流调试,向增强器供束,束流指标达到设计目标.传输波导相长度的测量与调整是微波系统及加速器建设安装过程中的的关键环节,调试结果直接关系到直线加速器的升能效果,影响到束流其它相关参数.本文阐述了上海光源直线加速器波导相长度测量与调整过程,给出了加速器束流调试的相关指标结果.     

haMTCA架构下数字化IQ的射频幅相控制技术

电子直线加速器运用高功率微波建立的高频电场加速电子,微波信号的幅度相位稳定性是电子束流品质的重要基础,运用MTCA架构下数字化IQ技术的进行射频幅度和相位控制,是通过反馈控制环路稳定微波的幅度、相位,最终可以实现信号幅度误差±1%以内,相位误差±1°以内的目标。本论文阐述了MTCA架构下数字化IQ的射频幅相控制技术的硬件结构与软件架构及其工作原理。     

高真空双T腔微波脉冲压缩开关的研究

本文介绍通过储能切换法在高真空双T腔内实现高功率微波脉冲的压缩.文章中分析了微波开关的机理并介绍了实验.实验表明,高真空条件下的自击穿微波开关能够满足储能切换的要求,开关击穿时刻的不同会导致输出功率的变化.本文还介绍了高真空条件下的可控外触发微波开关的设计及其初步实验.     

可批量化生产的行波加速管的设计

盘荷波导行波电子直线加速器在医疗、工业辐照及安检等领域均有广泛的应用,加速器核心部件加速管的工程造价及生产效率对其工业推广具有重要的影响。为降低加速管加工成本、缩短加工周期,在盘荷波导的基础上改进了加速腔结构,发展了内阶梯加速腔。利用三维电磁场模拟软件CST(Computer Simulation Technology)计算了这种腔型的微波参数,同时对其结构进行优化。结果表明,内阶梯加速腔结构具有和盘荷波导一致的微波参数,而且能够实现精确调频。结合冷挤压工艺对内阶梯加速腔进行加工,解决了目前加速管制造所面临的工程困难,使得加速管批量化生产成为可能。     

软X射线自由电子激光试验装置微波系统

软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是中国第一台X射线相干光源,其最短波长可达到2 nm.这台基于1.5 GeV的C波段高梯度电子直线加速器的激光装置分试验装置(SXFEL-TF)和用户装置(SXFEL-UF)两个阶段进行研制,最终形成包含1条种子型自由电子激光束线、1条自放大自发辐射束线以及5个实验站的用户装置.试...     

FPGA实现次谐波聚束器的幅相控制

为满足上海光源Top-up运行模式的需要,保证光源直线加速器提供稳定的、高品质的束流,研制了次谐波聚束器的低电平控制系统。以可编程逻辑门阵列(FPGA)为基础,利用上下变频、IQ调制解调技术实现了次谐波聚束器幅度和相位的反馈控制。介绍了数字化技术的原理及上层应用程序的开发,并进行桌面测试,实现了幅度控制精度1%、相位控制精度1的技术指标。     

数字化I/Q技术用于磁控管频率控制

采用磁控管做功率源的低能电子直线加速器在医疗、辐照、X射线检测等领域得到较为广泛的应用。磁控管产生的微波信号输入到加速管,对电子束进行加速,磁控管的工作频率稳定性对加速器电子束能量、能散及发射度产生直接的影响。但磁控管是一种振荡器,其频率受到温度、振动、负载牵引的影响会产生漂移,所以需要一套自动频率控制系统(Automatic Frequency Control,AFC)机构对磁控管进行频率控制。目前普遍采用的AFC机构主要是行波控相或双腔鉴频,对两路检波信号差分放大进而控制伺服电机进行调谐的方法实现磁控管的频率稳定。随着数字化I/Q和FPGA(Field-Programmable Gate Array)技术的不断发展,运用该技术进行磁控管的频率控制完全具备可行性。本文从理论和工程设计上阐述了数字化I/Q技术在磁控管频率控制上的应用。     

2MeV行波电子直线加速器自动频率控制系统

在电子直线加速器中,微波功率源输出频率的稳定性非常重要,它直接影响到加速器整机的物理性能指标。由于微波功率源磁控管的输出频率会随外部工作环境变化而发生漂移,所以必需在电子直线加速器中采用自动频率控制(AFC)系统。讨论了2MeV小型行波电子直线加速器AFC系统的设计要素,分析了微波信号的鉴频原理及鉴频模块的测试结果。结合实际的工作环境,测试了信号处理单元主要功能模块的输出,并对测量结果的精度进行了分析。