基于EPICS的X射线小角散射实验站控制和数据采集系统

上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF）X射线小角散射（small angle X-ray scattering, SAXS）光束线站的常规样品台、掠入射样品台、变温热台的控制程序及数据采集程序均是在LabVIEW环境下开发的,而基于步进电机的狭缝控制系统等则是在分布式控制的EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)环境下开发的。由于开发和运行环境不同,这些设备在联动控制时不可避免地存在网络延时的缺陷。本工作在EPICS环境下对运动控制、探测器数据采集和光强检测等控制进行集成,形成了统一的用户操作界面,操作简单,能极大提高实验效率,并在SAXS实验站得到了稳定应用。     

生物X射线小角散射实验站控制和数据采集系统

生物X射线小角散射光束线站(Biological Small Angle X-Ray Scattering,BioSAXS)是国家蛋白质科学研究上海设施五线六站之一,运动控制和数据采集系统是BioSAXS实验站建设的重要组成部分。介绍了BioSAXS实验站运动控制和数据采集系统,设计实现了基于EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)的运动控制系统,开发了EPICS下的Pilatus探测器的数据采集软件。通过对运动控制、探测器数据采集和光强检测等控制操作界面进行集成,形成了统一的用户界面,并在BioSAXS实验站的调试和运行中得到成功应用。该控制软件界面友好,操作简单,其功能和性能通过了实验验证,满足了BioSAXS线站对运动控制和数据采集系统的需求。     

小角X射线散射中的干涉效应

密集散射体体系的小角散射往往存在干涉效应的影响[1]。所谓密集体系并不一定意味着有相当大的样品浓度，往往散射体的实在体积与样品体积的比值大于5％对散射曲线就有较大的影响。密集散射体之间的相互干涉效应理论上较难分析，因为这时的散射强度不仅取决于散射体按大小的分布，而且还取决于它们在空间的位置分布。在较大角域大散射体的散射强度接近于零，实质上不参与干涉：在很小角域各种散射体的散射强度均比较高而相互干涉。这时由实验曲线计算出的散射体的几何尺寸值将小于真实值。     

小角X射线散射研究石蜡加热过程中的结构变化

采用原位加热,用同步辐射X射线小角散射法研究了石蜡加热软化过程中的微结构变化.石蜡的电子密度回转半径从22℃的11.61 nm减至100℃的11.16 nm,而均方电子密度均方起伏从22℃的468 nm-2升高到100℃的2416 nm-2.由此,石蜡变软并非由内部结构单元变小引起,而主要由分子热运动加剧引起.     

上海光源X射线小角散射光束线站的概念设计

设计了光子能量范围为5-20 keV、能量分辨率好于1×10-3、光子通量高于1×1011 s-1的同步辐射小角散射光束线站.采用弧矢聚焦单色仪对同步辐射白光进行单色化,并对单色光束进行水平方向聚焦;探测器与样品之间的距离可调以得到不同的小角分辨尺度;配置温度可调和压强可调的样品池用于时间分辨实验,而配置的快门系统可使时间分辨达到毫秒量级.     

小角X射线散射实验数据的初步处理

本介绍北京同步辐射装置(BSRF)小角X射线散射实验站实验数据的初步处理方法，即由成像板探测器检测到的散射信号转换成角度及其对应的强度数据的方法，并对数据转换过程中可能遇到的问题进行了详细的讨论．     

用小角X射线散射法研究溶胶结构

采用溶胶－凝胶方法在碱性条件下制备SiO2和ZrO2溶胶,应用同步辐射小角X射线散射（SAXS）法研究了溶胶的结构,结果表明,溶胶粒子是多分散的,其生长、聚集受RLCA和Eden模型的共同控制,是一种非线性的动力学过程,所形成的聚集体呈随机、分岔、稠密不同的结构,具有质量分形的特征。同时还发现所研究溶胶的散射曲线均不遵守Porod定理,形成负偏离或正偏离。这说明在溶胶粒子与分散介质间有过渡相存在。对上述偏离进行了定性和定量的分析,提出了正偏离时的定量解析方法,从而得到了胶体系统中有关过渡层（界面层）结构的重要信息。     

微晶硅薄膜小角X射线散射研究

用小角X射线散射（SAXS），Raman谱，红外透射谱等研究高氢稀硅烷热丝法（HWCVD）制备氢化微晶硅膜微结构，结果表明微晶硅的大小及在薄膜中的晶态比随氢稀释度的提高而增加。SAXS表明薄膜致密度随氢衡释度的增加而增加。结合红外谱和SAXS的结果讨论了不同相结合下硅网络中H的键合状态。认为在非晶硅膜中H以SiH键为主，在微晶硅膜中H以SiH2为主且主要存在于晶粒的界面。     

SSRF数字化电源巡检系统的设计

开发了SSRF数字电源巡检系统,实现远程巡检与本地巡检两种模式,采用LabVIEW软件开发平台设计了简单美观的用户界面,两种硬件结构在数字化电源巡检用户软件界面上不需修改.远程巡检用于模拟数字化电源与中央控制室间远程监控通讯的调试,及时排查远程通讯或电源的故障;本地巡检可同时检测18台数字化电源,长期(24 h)进行故障状态监视,并通过Excel或text记录与保存,进行电源性能指标验收.两种巡检模式已用于SSRF的数字化电源巡检.     

Development of the bunch-by-bunch beam current acquisition system at SSRF

In this paper, we report the development of a bunch-by-bunch beam current acquisition system. Through a waveform-reconstruction algorithm, the system realizes high equivalent sampling rate with a relatively low inherent rate. Based on the EPICS environment, information communication with other systems can be achieved. Preliminary test results in commissioning the SSRF storage ring show that the system can reconstruct the beam waveform of single bunch, providing a convenient and reliable method for the top-up operation in the future.     

Beam trip diagnostic system at SSRF

In this paper we report the design and realization of beam trip diagnostic system at Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF).The system can find out the first fault signal in the key operation signals related to the RF system by analyzing the time sequence,also it can decide which trips occurs first among the three superconducting RF stations.All the states of monitored signals in a time period ahead and behind beam trip are recorded.The results are compared with those from other diagnostic tools at SSRF.The work is of help in improving reliability of the superconducting RF system and stability of the storage ring operation.     

上海光源工艺冷却水系统加热器设计

介绍了上海光源(SSRF)工艺冷却水系统加热器的选择和设计方法,加热器发热量的计算和加热器变压器的连接方式选择.说明了控制电加热的方法和电加热使用后对系统稳定的作用.     

基于EPICS的数据采集系统

本文介绍了在加速器控制系统和束流测量系统中广泛应用的EPICS开发平台，并在Redhat 6.2操作系统上建立了一个基于EPICS的数据采集系统，利用该系统实现了束流位置探头的快速标定。     

上海光源全局束流诊断数据仓库开发

上海光源已建成的束流诊断系统可满足光源的日常运行和机器研究需要。但由于缺少有效的事件触发处理机制,无法保存并分析运行期间突发的全局轨道扰动、BPM故障和DCCT噪声等异常现象。为解决以上问题,本文在现有束测系统的基础上开发了基于Soft IOC的全局束流诊断数据仓库。数据仓库通过在线监测加速器和束测系统的运行状况,在发现异常现象时及时发出触发信号并存储相关数据进行分析。运行结果表明,数据仓库能有效检测加速器和束测系统异常,并可用于生成束测设备置信度指标,为进一步优化束测系统和提高光源运行性能提供有效依据。     

上海光源储存环直流流强监测系统设计

上海光源储存环调试运行需要一个分辨率达到微安量级的直流流强监测系统.为此设计完成的硬件系统包含一个Bergoz公司NPCT型探头、一个NI公司PXI总线数字电压表模块以及一个PXI总线的输入输出控制器.数据采集处理软件在LabVIEW平台上开发,与控制系统的接口通过EPICS Shated Memory IOCcore技术实现.实验室测试及仿真结果表明该系统直流流强测量分辨率可达2微安,束流寿命相对测量精度可望达到0.5%.     

上海光源数字化束流位置信号处理器测试平台研制

数字化束流位置信号处理器(Digital Beam Position Monitor Processor,DBPM)是上海光源自主研发作为束流位置监测(Beam Position Monitor,BPM)的主要设备。针对DBPM电子学处理器产品化测试需求开发了一套基于MATLAB和程控技术的自动化测试平台,用于处理器批量测试验收和性能评估。平台使用Agilent MXG信号源和一分四功分器模拟4路真实探头信号,经过处理器采集处理后被上位机接收。测试仪器的设置和实验数据的获取,整个系统是基于客户端和服务器架构实现的。采用物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的通道访问Lab CA接口实现数据的实时采集。目前该测试平台已经成功应用于大连自由电子激光装置和上海软X射线自由电子激光装置的DBPM处理器验收测试,处理器幅频响应曲线,不同衰减下模数变换器(Analog to Digital Converter,ADC)噪声水平测试、衰减步长一致性、通道间串扰及信噪比测试结果均达到设计指标。     

EPICS data archiver at SSRF beamlines

The control system of SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)is based on EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System).Operation data storage for synchrotron radiation facility is important for its status monitoring and analysis.At SSRF,operation data used to be index files recorded by traditional EPICS Channel Archiver.Nevertheless,index files are not suitable for long-term maintenance and difficult for data analysis.Now,RDB Channel Archiver and MySQL are used for SSRF beamline operation data archiving,so as to promote the data storage reliability and usability.By applying a new uploading mechanism to RDB Channel Archiver.its writing performance is improved.A web-based GUI(Graphics User Interface)is also developed to make it easier to access database.