CSNSRCS环BPM读出电路的研究

未来的中国散裂中子源(CSNS)快循环质子同步加速器(RCS)需要束流位置探测器(BPM)来计算和记录位置信息.文章介绍了BPM读出电子学功能样机的实现,其中包括系统总体结构,模拟前端(AFE)和数字前端(DFE)的设计,以及FPGA中的固件开发.不断变化的RCS束流参数使得系统中的模拟部分尤为重要且设计难度大,并且需...     

120MeV电子直线加速器束流准直研究

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Dispersion-free Steering Algorithm,DFS),对加速器束流匹配传输段在不同束流抖动情况下进行模拟计算。计算结果表明,DFS算法对于120 MeV电子直线加速器装置的束流准直应用效果良好。     

基于BEPCⅡ数字束流位置测量系统电子学系统的设计与实现

BEPCⅡ加速器的束流位置测量系统(BPM)模拟电子学经过十余年的运行逐渐老化,故障率上升,亟需进行升级改造。本文根据该需求,自行设计了基于BEPCⅡ系统参数的数字BPM电子学系统,内容包括模拟信号处理电子学、数字信号处理电子学、BPM固件算法逻辑、数据获取软件以及系统测试等多个部分。设计的数字BPM电子学系统经实验板级性能测试、实验室系统测试以及在线束流测试,结果表明该系统能满足BEPCⅡ装置对束流位置测量的需求。     

SSRF 150 MeV直线加速器的能量稳定系统设计及仿真

注入束流的能量稳定性和能散度对电子储存环的性能影响很大,通过从SSRF(上海同步辐射装置)上采集数据,研究了直线加速器的能量稳定性,结合国内外相关经验及150 MeV直线加速器自身特点,设计了直线加速器的能量稳定系统方案,利用增强器低能输运线上BPM(beam position monitor)信号进行能量反馈,通过模糊控制器调节速调管输出相位,将束流能量稳定在期望值±0.2%内。用Matlab中Simulink动态链接库建立RF系统模型,进行了系统仿真,仿真结果表明该系统可以较好地抑制能量的长期漂移。     

BEPCⅡ直线加速器束流位置探测器零点误差的测量

本工作测量了BEPCⅡ直线加速器条形束流位置探测器(BPM)的电中心与四极铁中心的偏差。简述了BEPCⅡ直线加速器的轨道校正系统及其在束流轨道校正在线反馈控制中的作用,说明了BPM零点误差的意义,叙述了利用在线束流进行BPM零点误差测量的原理和方法,并给出测量结果,说明这种测量方法是行之有效的。     

中国散裂中子源快循环同步加速器环斜切型束流位置探测器设计

束流位置探测器(BPM)是加速器束流测量系统的重要组成部分。本文通过在斜切型BPM的差和比计算式中引入相对电极间的耦合电容及电容差,解释实测灵敏度偏小、存在零点偏移量的原因。结合模拟软件CST的仿真结果及推得的计算式,得到BPM几何结构与电子学参数的关系。最后,基于CSNS-RCS环上参数及电子学要求,得到优化的BPM几何结构及其电子学参数值。     

基于BEPCⅡ数字束流位置测量系统电子学系统的设计与实现

BEPCⅡ加速器的束流位置测量系统（BPM）模拟电子学经过十余年的运行逐渐老化,故障率上升,亟需进行升级改造。本文根据该需求,自行设计了基于BEPCⅡ系统参数的数字BPM电子学系统,内容包括模拟信号处理电子学、数字信号处理电子学、BPM固件算法逻辑、数据获取软件以及系统测试等多个部分。设计的数字BPM电子学系统经实验板级性能测试、实验室系统测试以及在线束流测试,结果表明该系统能满足BEPCⅡ装置对束流位置测量的需求。     

高能同步辐射光源低能束流输运线设计研究

高能同步辐射光源(HEPS)是计划在北京建造的发射度小于60 pm·rad的超低发射度光源。它由1台500 MeV直线加速器、1条500 MeV低能束流输运线、1台500 MeV～6 GeV的能量增强器、2条6 GeV的高能束流输运线、1台6 GeV的储存环以及同步辐射光束线和实验站组成。本文进行低能束流输运线的设计研究。低能束流输运线是连接直线加速器和增强器的束流传输线,在考虑建设布局限制的基础上,对两端的束流包络进行匹配,并将直线加速器产生的束流高效传输到增强器注入点。HEPS低能束流输运线设计时采用了功能分区的设计策略,设计有3个功能区,分别是消色散注入匹配区、光学参数匹配区、输出匹配区。为校正误差对束流的影响,HEPS低能束流输运线设置了8个BPM,水平和垂直各6块校正磁铁用于束流轨道校正,校正后的轨道满足束流传输要求。     

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%。     

上海光源储存环束流轨道联锁系统升级

针对上海光源机器故障分析的需求,对原有储存环束流轨道联锁系统进行升级,实现对储存环束流位置测量系统中140台束流位置监测器(Beam Position Monitor,BPM)电子学输出的联锁信号进行标记,同时锁存丟束过程中所有BPM电子学中的逐圈轨道数据。联锁信号的处理与锁存触发信号的输出在FPGA(Field Programmable Gate Array)内完成。该系统集成至储存环的物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)控制系统之中。束流检测实验表明,该系统能够准确区分不同BPM电子学输出的联锁信号,同时锁存丟束时逐圈轨道数据,并通过该系统观测到了储存环束流丢失过程中的逐圈轨道变化。     

锁相法测量BEPC储存环自由振荡频率

BEPC储存环自由振荡频率测量系统包括前端电子学系统，测量系统和激励系统。介绍了采用锁相法的BEPC储存环自由振荡频率测量系统。     

Turn-by-turn system and its primary experiment at HLS

During the Phase II project of NSRL, a turn by turn BPM (Beam Position Monitor) system is proposed for storage ring diagnostics which engages log-ratio electronics circuit to measure machine properties of the HLS (Hefei Light Source) storage ring. The log-ratio processor works at 408 MHz, twice the RF frequency of HLS. Modern logarithmic amplifiers with wide dynamic range, great bandwidth, good logarithmic conformance, and low cost are attractive for beam position measurements. Injection kicker and the stripline-electrode resonant exciting methods are used to excite beam for nonlinear beam dynamics and phase space studies of stored beam. Up to 2 seconds of data acquisition is ensured. In this paper we present the performance of each component and preliminary test results of the turn-by-turn BPM system.     

EPICS interface to Libera electron beam position monitor

SSRF diagnostics system will adopt a new generation digital electron beam position processor,Libera,as the signal condition,signal processing and data acquisition device for beam position monitor.In order to provide a uniform data and control interface for users,we developed an EPICS interface based on Control System Programming Interface(CSPI)layer,allowing the performance of the electron beam to be monitored through EPICS channels.In this interface a new record type for BPM was defined and its associated support routines were implemented.     

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。     

Simulations for optimization of SSRF BPM

The wake field, impedance and output signal for SSRF BPM have been calculated and analyzed by using the numerical simulation code of MAFIA. The narrow-band impedance of BPM arising from formation of resonance in its cavity like structure either is harmful to beam or limits the performance of BPM itself, and should be reduced to tolerable levels. The calculated results show that there are three main peaks in the impedance spectrum of the SSRF BPM prototype, and two of which are above the limit. After lots of simulations for different shapes of the BPM button, a new structure of SSRF BPM have been found, and there is only one main peak, which is under the limit, in the impedance spectrum. Its output signal also meets the requirement.     

BPM 定标系统及其应用

介绍了合肥国家同步辐射光源(HLS)新BPM校推系统的总体结构及实测过程。给出了待测真空管道的实测结果，并通过与国家同步辐射一期工程备份管测试结果的比较证实了本系统的精度较高。     

Development of the bunch-by-bunch beam position acquisition system based on BEEcube

In this paper, we report the development of a bunch-by-bunch beam position acquisition system.Through a wideband synthesizer of PLL, the system realizes synchronous clock of bunch signal. Based on the highperformance FPGA hardware DAQ environment, fourchannel raw data of beam signal can be achieved. Test results in the SSRF storage ring show that the system can obtain beam position of single bunch with the resolution of10 lm and multi-bunch instability can be observed.     

数字BPM电子学在束流位置测量中流强依赖性研究

在BPM测量系统中,流强依赖(BCD)是影响BPM测量精度和可靠性的一个重要因素,本文通过对BPM信号处理链路分析、BPM计算方法的研究,探索在BPM测量过程中产生流强依赖的主要原因;并利用Matlab模拟实验、实验室测试、实际束流测试,找到解决BPM测量流强依赖的方法。研究结果表明,BPM信号处理通道的非线性、ADC的直流偏置是产生BPM测量流强依赖的两个主要因素。本文经过对BPM射频信号处理电路改进,对BPM信号算理算法的优化工作,解决了自研数字BPM电子学的流强依赖性问题。