合肥光源单束团纵向分布的测量研究

在合肥光源单束团运行模式下使用条纹相机测量其纵向分布,研究和验证引起束团纵向分布产生变化的影响因素。对势阱效应引起束团纵向分布的影响进行了理论分析,给出了电感性阻抗和电阻性阻抗对束团分布影响的模拟计算结果。进行了束团长度拉伸效应、束团势阱扭曲现象等测量研究,并讨论了条纹相机观测束团势阱扭曲现象的测量模式。根据束团长度拉伸效应和势阱扭曲与模拟计算结果对比,得出合肥光源储存环的低频纵向宽带耦合阻抗约为4.4 Ω。     

积分式束流变压器的标定研究

积分式束流变压器(ICT)是用来进行束团电荷量精确测量的束流测量设备,在使用前要进行精确的标定。本文对Bergoz公司生产的ICT进行标定研究,分析在标定中出现的问题。特别针对在输入脉冲重复频率增大时(MHz量级)出现的输出脉冲基线漂移问题进行研究,分析基线漂移产生的机理,并进行基线修复方法的研究。结果表明,进行基线修复后该ICT的输入输出比为9.67,脉冲电荷量测量相对误差小于5%。     

"预聚束器-斩波器"结构对慢正电子束流束团化的影响模拟

慢正电子湮没寿命谱测量是一种灵敏度高且可以无损探测材料微观缺陷的重要分析方法,束流束团化系统是实现该技术的核心部件,主要用来产生满足寿命测量时间分辨的束团并提供正电子产生的时间信号。本文选用Parmela程序,基于"预聚束器-斩波器"束团化系统,模拟计算了不同束流参数对150 ps(半高宽)束团化结果的影响并与"斩波器-预聚束器"束团化系统的计算结果做了对比,结果表明:提高束流能量、降低束流能散以及缩小束斑尺寸有利于提高束团化效率。数据显示:当束流能量≥500 eV、能散≤5 eV、束斑≤12 mm,"预聚束-斩波器"束团化系统的正电子利用率≥20%、聚束效率≥85%;且在相同束流参数下,"预聚束器-斩波器"束团化系统的正电子利用率要优于"斩波器-预聚束器"。     

基于腔式探头的束团到达时间测量算法优化

腔式探头具有高信噪比和高灵敏度的特性,TM010模式下在近轴附近的腔体输出信号与束流横向位置无关,信号幅度与电荷量呈正比,信号相位由束团到达时间决定,因此非常适用于高分辨率的束团到达时间测量。上海硬X射线自由电子激光装置（SHINE）对束团到达时间的测量精度要求非常高,期望运用基于谐振腔的束团到达时间监测系统,可实现在100 pC电荷量下分辨率好于25 fs的技术指标。对于高Q的谐振腔信号,单点采样的信噪比随信号的衰减而降低,因此肯定存在一最佳的信号处理窗口。为分析最佳处理窗口与相关参数的定量关系,采用数值仿真和束流实验相结合的办法来研究这个问题。分析发现,存在最佳数据处理时间窗口,该参数只与信号衰减时间常数有关,而与系统采样率、系统信噪比、系统模拟带宽无关。在最佳数据处理时间窗口条件下,束流到达时间测量不确定性可获得最佳值。     

BEPCⅡ快亮度监测系统的信号处理

针对北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)逐束团（bunch-by-bunch）亮度监测系统需求,设计了高速亮度信号的采集、存储和显示系统。实现了4ns束团间隔亮度信号的放大甄别、远距离传输、反符合判别,以及对应束团亮度信号的累加,利用乒乓存储技术解决了高数据产生率和CAMAC低数据读出率间的矛盾。测试结果表明,该设计能够满足BEPCⅡ4ns间隔的逐束团亮度监测系统的要求。     

高能同步辐射光源逐束团束流位置测量电子学研制

基于高能同步辐射光源（HEPS）储存环,研制了一套逐束团束流位置测量（BPM）电子学系统,电子学的硬件部分由模拟信号采集板卡和数字信号处理板卡组成,软件部分由底层固件和顶层应用软件组成。系统的采样频率为500 MHz,带宽为1 GHz,对来自储存环BPM探头的4路模拟信号进行数字化,得到束团幅度数据,利用ZYNQ芯片计算出每个束团在真空管道中的位置。逐束团BPM电子学在实验室的测试结果为：输入信号峰峰值小于1.8 V时ADC通道非线性度小于1%,无杂散动态范围约60 dB,灵敏度系数取8.26 mm时位置分辨率优于10 μm,测试结果满足HEPS逐束团BPM的需求。     

基于示波器嵌入式IOC技术的逐束团位置监测系统研制

为研究尾场引起的束团不稳定性,本工作开发了基于高速宽带示波器嵌入式IOC的逐束团位置测量系统。该系统通过直接获取加速器储存环中钮扣型电极的原始束流信号,进行在线计算独立的水平和垂直方向的逐束团位置。介绍了此系统的需求分析、硬件结构以及嵌入式IOC软件结构。利用在上海光源储存环上获取的逐束团位置数据,对系统性能进行了评估。实验显示,不同束团感应到的工作点及横向振荡振幅与束团编号间的依赖关系,结果证明该系统是一个有效的机器研究工具。     

回旋加速器中的空间电荷效应和束晕(英文)

在考虑束团内粒子之间的空间电荷相互作用力的条件下,对日本理化研究所(RIKEN)现有的一台注入器(加速常数为K70的AVF型回旋加速器)中束团的演变过程进行了模拟计算。模拟结果表明,束团的形变、束晕现象同样发生在回旋加速器中,不过,其产生机制不同于直线加速器。它不是由共振和混沌引起,而是由于粒子的排斥运动和束团内粒子的涡流运动引起的。     

合肥光源单束团测量电路研制

为了在多束团模式下实现逐束团纵向参数的测量,研制了单束团选取电路,能够在多束团运行模式下,选出45个束团中的任意一个.文章介绍了该电路的工作原理和软硬件设计,并在合肥光源多束团运行模式下用该电路成功选取出了单个束团的信号.     

加速器束团长度频谱法测量系统设计

主要介绍一种基于束流频谱的柬团长度测量系统的设计,它通过拾取条带上的束流频谱,分析得到束团频谱中的两个频率成分的幅度比,从而求出束团长度.整个系统结构类似数字位置探测器(DBPM),采用软件无线电的技术,利用高速高精度ADC直接中频带通采样,以省掉一部分模拟器件,减少模拟部分带来的误差.这种柬团长度测量系统最大的好处就是可以在线实时的测量束团长度,为加速器研究提供重要的参考.     

Characteristics of coherent diffraction terahertz radiation at SDUV-FEL

1IntroductionTheterahertzradiationregimeoftheelectro-magneticwavespectrumisnotwellcoveredbyin-tensesourcesexceptforfewFELfacilities.Abright-nessfarexceedingthatfromablackbodyorsynchro-tronradiationsourcecanbeprovidedbyutilizingfemtosecondelectronbunches.Itcanbeusedforbasicandappliedresearchinmanyfields,suchasmaterialscience,high-Tcmaterials,polymerdynamicsandstructure,biologicalmolecules,phononandsurfacephysics,metrologystandards,etc.[1]Coherentdiffractionradiationisgeneratedbyrelativisticfe…     

Improving Touschek lifetime and synchrotron frequency spread by passive harmonic cavity in the storage ring of SSRF

Beam lifetime of a synchrotron is dominated by Touschek scattering.In the beamline Phase Ⅱ project of Shanghai synchrotron radiation facility,a passive third harmonic cavity is to be installed for bunch lengthening and instability suppressing.In this paper,the beam dynamics of the cavity is investigated.The parameters of passive operation are optimized to cancel the slope of RF voltage and lengthen the bunches.The Touschek lifetime increases are estimated for optimum and non-optimum voltage flattening.A tolerance of the operation is studied in case that there is a shift on detuning angle.The effect caused by reduction in harmonic voltage generated by lengthened bunch distribution is also estimated using iteration method.An increase in synchrotron frequency spread due to nonlinearity of the voltage giving to the bunch is found by using tracking simulation.This spread can help in damping coupled bunch instability through Landau damping.     

AGS横向阻尼系统的定时方法

变梯度同步加速器横向阻尼器可以稳定加速环中束的横向位置。横向阻尼器的重要部分是定时发生器,它给出一组定时信号以控制束位置误差信号的获取、处理和校正信号的产生。定时信号的输出必须跟踪来自AGS环中拾取电极的拾取信号。频率跟踪将使定时信号和拾取信号之间的时间延迟的变化达到最小。     

Ion cyclotron resonance in a moving plasma

The generation and absorption of ion cyclotron waves in moving plasma bunches was observed. Absorption of high-frequency power occurred at two frequencie s which were the result of a Doppler shift in both directions from some mean frequency. It was shown that magnetic beaches play an important role in the damping of ion cyclotron waves. Thus, in the absence of one beach, the second absorption peak was not observed. Measurements of the Doppler shift and resonant frequencies made it possible to determine the mean bunch velocity and the plasma density (6.7·10⁶ cm/sec and 7·10¹² cm^–3, respectively).Translated from Atomanya Énergiya, Vol. 15, No. 1, pp. 3–6, July, 1963     

Longitudinal instability of a continuous beam in a proton synchrotron

The results of a calculation of the threshold for longitudinal coherent instability of a continuous beam circulating in a proton synchrotron and constant energy are presented. A beam in an intermediate state — not bunched into bunches but not uniform over the azimuth — is said to be continuous. Such a beam moves outside (possibly, near) empty rf separatrices of the longitudinal sinusoidal electric field and has a ribbon portrait in the longitudinal phase plane. The computational method is used for the U-70 synchrotron at the Institute of High Energy Physics, where in the course of stochastic slow extraction of a circulating beam is continuous in the sense indicated. It bends around empty separatrices of the 200-MHz accelerating field and for several seconds interacts with the electromagnetic fields of the working oscillations of the disconnected resonators of the main accelerating system with frequency 5.5–6 MHz, which can result in a loss of longitudinal stability. __________ Translated from Atomnaya énergiya, Vol. 104, No. 1, pp. 26–33, January, 2008.     

EicC束团缺失时的束束效应研究

EicC（the highly polarized electronion collider in China）是由中国科学院近代物理研究所提出的极化电子-离子对撞机装置。在电子-质子对撞模式中,EicC的电子环（eRing）内有256个电子束团,质子环（pRing）内有448个质子束团。由于两个环内的束团数不同,当束流中的束团出现缺失时,束团缺失带来的影响会通过束束相互作用传递给多个电子与质子束团,进而可能会使束流不稳定。为研究束团缺失对束流稳定性的影响,本文使用束束相互作用模拟程序AthenaGPU进行了自洽的模拟研究。模拟结果显示,缺失电子束团不会使束流出现相干不稳定,但缺失一定数目的质子束团时会引起偶极或四极不稳定,且使对撞亮度迅速衰减。调节名义工作点后可使束流避开共振区,不再出现偶极或四极不稳定。     

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。     

基于CSNS壁电流探测器数据采集的定制示波器的研制

壁电流探测器是观测粒子加速器瞬时束流信息的一种重要手段。中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器中安装了两个壁电流探测器,其中一个壁电流探测器用来测量束流的微脉冲信息。本文介绍了壁电流测量系统的硬件和软件,鉴于传统示波器在垂直分辨率及存储深度等方面的局限性,提出了一种定制示波器来进行壁电流的信息读取,并利用LabVIEW编程实现了20 ms内束流信息的宏脉冲读取及微脉冲结构的分析,使用同步的环高频信息分析能得出快循环同步加速器中双束团关于相位、圈数、每圈束团形状等方面的相关信息。     

Using a pre-kicker to ensure safe extractions from the HEPS storage ring

The High Energy Photon Source(HEPS)is a 6 GeV diffraction-limited storage ring light source under construction.The swap-out injection is adopted with the depleted bunch recycled via high-energy accumulation in the booster.The extremely high beam energy density of the bunches with an ultra-low emittance(about 30 pm hori-zontally and 3 pm vertically)and high bunch charges(from 1.33 to 14.4 nC)extracted from the storage ring could cause hazardous damage to the extraction Lambertson magnet in case of extraction kicker failure.To this end,we proposed the use of a pre-kicker to spoil the bunches prior to extraction,significantly reducing the maximum beam energy density down to within a safe region while still maintaining highly efficient extractions.The main param-eters of the pre-kicker are simulated and discussed.