合肥光源储存环工作点测量系统设计

为适应合肥光源储存环工作点测量的需要,设计了基于Zynq的工作点测量系统。该测量系统由前端电子学、FPGA、ARM和上位机构成,系统结构紧凑,成本较低,功能丰富,可在线编程满足不同机器研究实验的需求。论文论述了参数化白噪声信号和扫频信号的产生以及相应的信号处理过程。在线实验结果表明,工作点在扫频激励模式下,水平和垂直方向的统计分辨率分别为0.0006/0.0001,白噪声激励模式下,水平和垂直方向的统计分辨率分别为0.0007/0.0036。系统进一步改进,还可测量同步振荡阻尼时间、色品等,为合肥光源存储环提供更丰富的束流测量手段。     

上海光源增强器工作点测量数据采集系统

介绍上海光源(SSRF)增强器工作点(Tune值)测量系统的数据采集与处理方法.该系统选用新一代数字BPM处理器Libera处理激励后的束流位置信号,在Soft IOC中进行快速傅里叶(FFT)变换,以得到束流横向振荡频率,进而实现工作点的实时测量.测试表明,该系统能够满足高精度、快速测量的要求.     

HIRFL-CSR Tune值测量系统

兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)工作点(Tune)测量系统已投入调束运行.采用FFT测量法,用白噪声信号做激励源,经功率放大并通过同轴开关切换将激励信号加载到垂直或水平的对称极板上,通过位置检测器(BPM)采集束流信号.将BPM两极板感应到的束流信号分别经前置放大器放大,再通过相位相差180°的合路器将差信号送入实时频谱仪进行傅里叶分析,从而计算出Tune值.本文主要介绍HIRFL-CSR工作点测量原理、系统构成以及测量结果.     

数字束流位置处理器在合肥光源束流诊断中的应用

数字束流位置处理器Libera可直接用于测量宽带束流位置信号,在束流参数测量与诊断中得到广泛应用。本工作利用Libera在合肥光源储存环上完成了工作点、相空间和横向振荡阻尼时间常数等的测量,并给出测量结果。     

HLS Ⅱ储存环逐束团流强测量系统研制

为进一步提升HLS Ⅱ储存环光源的性能以及为未来实现top-off注入打下基础,研制了新的逐束团流强测量系统。系统硬件部分主要由ADC、FPGA和USB构成,采样精度高、架构简单、成本低。由于BPM和信号的峰值含有束团流强信息,该系统利用峰值采样法测流强。在线测试结果表明,束流的纵向振荡对测量精度有较大影响,在开启纵向反馈抑制住纵向振荡时,该系统测量逐束团流强的精度较高,单束团流强的均方根误差值可达0.002 m A;关闭纵向反馈时,测量精度变差。该系统除了测量逐束团流强外,还实现了纵向工作点的测量,未来还可以测量逐束团寿命等,为合肥光源储存环性能提升,提供更多的束流诊断手段。     

上海同步辐射光源工作点稳定性研究

上海同步辐射光源（SSRF）是一台第3代高性能同步辐射装置,已稳定运行超过10年。储存环的线性光学模型稳定是光源稳定运行的基础。工作点反馈系统可实时地校正工作点,并间接地以降维的方式反馈难以在线测量到的线性光学函数。工作点反馈系统在SSRF的稳定运行验证了此方法的可行性,该反馈系统不仅使得工作点稳定度显著提升,也使得束流发射度、注入效率以及束流寿命等重要参数的稳定度得到大幅提升。衍射极限储存环光源是现阶段被广泛研究和建设的新一代同步辐射光源,工作点反馈系统也将发挥更重要的作用。本文分析电子储存环线性光学函数和工作点的稳定性,回顾SSRF工作点反馈系统的实际运行情况,介绍工作点反馈系统在SSRF衍射极限环lattice（SSRF-U）的模拟。工作点反馈在SSRF的实际运行情况和在SSRF-U的模拟结果显示,该系统可将工作点稳定在±0.001范围内,可满足储存环光源稳定运行和线性差耦合共振圆束斑模式对工作点稳定度的需求。     

中国散裂中子源快循环同步加速器射频系统的设计与研制进展

研制了大功率宽带快速扫频射频系统,其用于中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）中,主要包括铁氧体加载谐振腔、射频功率源、偏流源和低电平控制系统。射频系统工作重复频率为25 Hz,扫频范围为1.022～2.444 MHz,单个腔体（双加速间隙）可提供最大30 kV加速电压。两级的调谐控制能解决快速扫频过程中的系统失谐问题,采用束流前馈、直接反馈等多种技术手段可对束流负载效应进行补偿。     

基于容性感应探针测量方法的研究

介绍了利用兰州重离子加速器束流输运线上的圆柱型容性感应探针进行无阻挡束流强度测量方法的研究。该方法在测量束流相宽和中心相位的同时通过对感应束流信号的计算．进行束流强度监测,以满足HIRFL束流诊断系统在线测量及调束的要求;说明了测量束流感应信号并从中提取束团相宽,束流相位及束流强度等信息的原理;介绍了测量系统装置及虚拟仪器技术在本系统中的应用,并给出了测量结果和测量精度的分析。     

BEPCⅡ直线加速器束流能量反馈系统设计

为满足BEPCⅡ储存环对注入束流的要求,BEPCⅡ直线加速器末增设了束流能量反馈系统。该系统由束流能量在线测量单元,图形界面应用软件和相控执行单元构成。束流能量测量单元使用3个BPM对束流能量进行在线非阻拦式测量,测量结果实行人机交互与控制逻辑输出,相控执行单元使用消除回程差的控制方法。该系统束流中心能量调节频率为2 Hz,注入速率波动小于10m A/min,束流中心能量稳定度不大于±0.1%。     

增强器共振补偿方案

强流重离子加速器的增强器用于强流重离子的极限累积和加速,其强流束产生的空间电荷效应使束流的工作点分布发散和漂移,并在工作点跨越低阶共振时造成离子束发射度增长甚至带来较大的束流损失。为消除低阶共振对离子束的不利影响,采用多极磁场来对6个低阶共振进行补偿。本文分析了增强器工作点附近的低阶共振,探讨了共振禁带的贡献项及相应的补偿方案,并通过数值模拟验证了增强器的共振补偿方案。结果表明,由增强器色品校正六极场引起的共振增强能通过补偿六极场进行消除,这将有利于增强器强流重离子束的实现。     

合肥光源超导扭摆磁铁模式下线性光学参数补偿

合肥光源是1台专用真空紫外光源，为拓展同步辐射用户可用光范围，在储存环上安装了1台6T的超导扭摆磁铁。超导扭摆磁铁给储存环光学参数带来很大扰动，造成工作点漂移和β函数畸变。最初，在补偿工作点漂移后，成功地存储了束流并产生了硬X射线，但该运行模式下束流寿命短，严重影响其它实验线站的实验工作。在合肥光源二期工程中，重新进行了超导扭摆磁铁补偿计算，在不改变目前储存环磁铁和电源的基础上，同时补偿工作点漂移和β函数畸变，大幅度地改善了束流寿命。     

合肥800MeV电子储存环的色品测量与校正

介绍了合肥800MeV电子储存环的色品测量与校正。采用改变二极铁电流方法测量了自然色品和采用改变RF频率方法测量了校正色品,并对这2种测量方法进行了理论分析和公式推导。还给出了自然色品、校正色品以及六极铁电流对校正色品影响的测量结果。     

HLS储存环慢加速过程的软件控制研究

合肥同步辐射光源(Hefei light source,HLS)电子储存环为非满能量注入,束流以200MeV的能量注入到储存环内。当积累到一定流强后,要进行慢加速(Ramping)。本文首先介绍慢加速过程控制的原理和方法,然后介绍如何采用Elegant软件建立储存环的物理模型。对于横向运动,根据慢加速过程中工作点、色品等的变化对Lattice参数进行调整;对于纵向运行,对慢加速步长和高频系统进行调整。     

Tidal effects on hydrostatic leveling system used in high precision alignment of particle accelerator

Hydrostatic leveling system（HLS） is widely used in precision engineering survey,especially the alignment of particle accelerator,and the tidal effects on the measurement accuracy of HLS is non-ignorable.thus studies on tidal effects on the HLS is vital.A set of HLS was installed in Jingxian seismostation for verifying the methods to handle the tidal effects on the readings of HLS.Harmonic analysis of the data recorded by HLS and DSQ water tube clinometers in Jingxian seismostation and contrastive analysis of the results are completed.The tilt tide can be well reflected in the data of the both instruments and the results are both reliable.The reasons of the difference between the results are analyzed in this paper.Besides,a validation study based on the measurement data of the HLS used in SPring-8 storage ring for tidal correction on the reading of HLS is completed.The research establishes a foundation for HLS to be applied in micron-level precision alignment of particle accelerator in the future.     

用于粒子加速器位置监测的静力水准系统与线位置探测器的比对研究

本文搭建了一套由温湿度传感器、激光位移传感器、高精度位移平台组成的实验系统。采用控制变量法,分别以环境因素及位移为变量,对固定在同一位移平台的静力水准系统(HLS)与线位置探测器(WPS)进行两组实验。实验结果表明：温度是影响HLS测量精度的主要因素,通过温度补偿,可得到较为精确的结果;湿度变化改变张紧线的下垂量,从而影响WPS的测量精度。在环境稳定的情况下,WPS与HLS对同一点的测量结果差值的均方根误差最大为0.003 37 mm,在误差允许范围内,因此两者可组合使用。     

压力和温度对静力水准系统精度影响分析

静力水准系统(Hydrostatic leveling system,HLS)的工作介质是液体.由于纯净水的诸多优点,在本系统中采用水作为工作介质.液体的特性是极易受到外界的影响而改变它的物理形态.在HLS系统中,压力、温度等因素对系统的测量有着非常大的影响.本文分别分析了压力和温度对静力水准系统测量精度的影响.为了消除压力的影响,在系统设计的时候采用了密封钵体和钵体之间用等压气管连接的办法,保证系统在工作时每个钵体中的工作液体表面上的大气压是一致的.温度的影响包括水管中温度梯度的影响和钵体之间温度差异的影响.通过分析,对于水管中温度梯度的影响,只要在安装系统时保证水管的垂直高差足够小,就可以忽略;而对于钵体之间的温度差异的影响,在每个钵体传感器中都安装了温度传感器,实时地测量钵体的温度,并和CCD测量数据同时采集,通过理论计算得到温度修正公式,对每个钵体中的CCD读数进行温度修正.通过实验数据分析,可以把温度的影响修正到允许的误差范围以内.     

合肥光源储存环控制系统

合肥光源储存环控制系统是一个基于EPICS(Experiment Physics and Industrial Control System)的分布式控制系统,本文首先描述其硬件结构、软件设计,然后重点介绍束流慢加速、束流闭轨校正、机器状态在线查询、数据存档及历史数据查询等应用软件的开发。运行结果表明,合肥光源储存环控制系统很好地满足了机器运行和机器研究的需要。     

50MW速调管脉冲调制器的PLC控制

介绍了合肥同步辐射光源(HLS)50MW大功率速调管脉冲调制器改造项目。在该项目中,采用可编程控制器(PLC)监控系统取代了原有的基于继电器逻辑电路的监控系统,使其成为HLS基于先进的控制软件EPICS的新控制系统的一部分;采用恒流逆变充电电源取代了原来的工频高压电源,使调制器技术更先进、运行更加可靠。本文给出了调制器PLC控制系统的设计方法和软硬件的实现及运行情况。     

静力水准系统在BEPCⅡ预准直中的应用

本工作研制静力水准系统，用于北京正负电子对撞机升级改造工程（BEPCII）储存环和其他关键部位垂直方向位移的实时监测。通过分析测量数据，确定了静力水准系统在BEPCII预准直中应用是可行的，系统的精度等技术指标符合应用要求。这些数据也为工程安装、测试提供了很好的参考。本文还介绍了静力水准系统在使用过程中的维护方法。