虚拟仪器在加速器束流测量中的应用

虚拟仪器是一种基于计算机技术的新的测量方法,由于它的种种优点,近年得到了迅速发展,已运用于许多领域。主要介绍虚拟仪器在加速器束流测量中的应用。束流测量是加速器技术的重要组成部分,它对加速器的调试、运行、机器研究等都十分重要。如何采用新的测量手段,提高测量精度,直接关系到加速器能否顺利的调试、运行。现在许多的加速器都采用了虚拟仪器系统。     

虚拟仪器在核物理实验中的应用

介绍了利用虚拟仪器技术在核物理实验中的几种应用:包括基于GPIB总线构成的对ORTEC974或994定标器进行计算机控制,实现D-T反应伴随α粒子数的分时测量;基于PCI总线构成的控制数据采集卡对BC501A液体闪烁体的脉冲信号进行采集,经处理得到中子伽马的分辨谱与质子和电子的反冲能谱,对反冲谱进行解谱得到中子伽马能谱;基于PCI总线构成的控制数据采集卡进行快信号逐脉冲采集,获得测量能谱.软件采用LabVIEW编程,极大减轻了软件开发的工作量.     

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。     

可编程控制器在100MeV直线加速器束流剖面测量中的应用

本文介绍了一种基于可编程控制器（PLC）,利用荧光靶对束流截面形状以及能散度和发射度进行实时测量的技术。由于PLC及虚拟仪器软件Labview的应用,使该测量系统具有可靠性好、测量直观、操作方便等特点。     

上海深紫外自由电子激光束流截面诊断系统

上海深紫外光自由电子激光(SDUV-FEL)束流截面诊断系统设计与实现是基于工业以太网的方案,具有良好的通用性和扩展性.该系统包含了图像采集、气动控制和电动控制三大子系统,采用了虚拟仪器技术完成设备的驱动和测量软件的开发.本文介绍了该系统的组成结构和软硬件设计,并展示了在SDUV-FEL装置上的实验结果.目前该系统已成为上海深紫外自由电子激光最主要的诊断手段和数据获取方式,并已成功应用到激光系统的测量控制中.     

用于自由电子激光装置的丝扫描束流横向截面测量系统原型机

基于丝扫描系统的束流横向截面测量为半阻拦式的测量方法,相比于截面靶测量对束流影响较小。上海高重复频率硬X射线自由电子激光装置(SHINE)束团截面在线测量系统计划采用丝扫描技术实现,为此设计研制了由丝靶探头、机械运动机构、束损探测器、电子学系统构成的丝扫描束流横向截面测量系统原型机。本文介绍了该原型机的工作原理、具体设计及在丝扫描探头上游安装腔式束流位置测量(CBPM)系统进行束流中心位置和束团电荷量精确补偿的优化方案。为精确评估该样机系统性能,在上海软X射线自由电子激光(SXFEL)中相邻位置布局了丝扫描探头和YAG靶截面探头,通过同时测量并对比同样束流截面的方法,对丝扫描系统原型机性能进行了束流实验评估。束流实验结果表明,在束团电荷量500 pC、电子能量0.84 GeV的条件下,丝扫描技术可用于电子束团的在线半阻拦式截面测量,测量不确定度好于30μm,测量结果与SXFEL装置标配的YAG靶截面靶测量系统结果一致。     

快中子临界装置计算机在线测量系统设计

基于虚拟仪器、现场总线控制等技术,设计、研制和应用了某两套快中子临界装置的计算机在线测量系统。该系统可实时监测温度、功率、增殖、周期、反应性、中子注量等状态、参数,提高了监测自动化水平,改善了人因工程特性。     

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%.     

串列加速器超导增能器能量测量系统设计

设计了一套用于测量超导增能器束流能量的系统,并专门加工了测量装置,束流经准直后轰击金靶,通过测量散射粒子确定束流能量.探测器采用金硅面垒型半导体探测器,其信号经放大处理后进入多道分析器测量散射粒子能谱.另外基于Lab VIEW开发平台,编写了测控软件,完成了束流能量刻度、能量测量和工作相位设置,并采用CA Lab方式与...     

Bunch-by-bunch beam size measurement during injection at Shanghai Synchrotron Radiation Facility

Fast beam profile measurement is important in fast beam dynamic behavior investigations. A bunch-bybunch beam size measurement system, which is presently used to measure horizontal profile, has been developed at the Shanghai Synchrotron Radiation Facility(SSRF) and is capable of measuring bunches within a separation of 2 ns.The system is based on a direct-imaging optical system and high-speed photomultiplier array detector. A high-bandwidth linear signal amplifier and acquisition module have also been designed to process bunch-by-bunch multichannel signals from the detector. The software resampling technique and principal component analysis method were developed to obtain the synchronized data and enhance the signal-to-noise ratio. The fast injection of transients was successfully captured and analyzed. Moreover, the bunchby-bunch positions and sizes exhibited strong oscillation after the injection at the horizontal betatron oscillation frequency of the SSRF storage ring, and this demonstrated the bunch-by-bunch measurement capability of our system.     

Measurement of beam power and profile for DNB on HT-7 tokamak

In normal experimental operation, a diagnostic neutral beam (DNB) can produce 6 A of extracted beam current in hydrogen at an energy of 49 keV with a pulse length of 100 ms. Hydrogen and deuterium beams can be produced as well. The diagnostic neutral beam has been added to the diagnostic set so that charge-exchange recombination spectroscopy (CXRS) can be used to acquire ion temperature and rotation. The beam power and beam profile distribution of the DNB injection can be obtained with a thermocouple probe measurement system on the HT-7 superconducting tokamak. The thermocouple probe measurement system with 13 thermocouples crossly distributed on the probe plate was used to measure the temperature rise of each coppery target, so the profile distribution of the ion/neutral beam was obtained by calculation. In this paper, the structure of the probe plate on the DNB for HT-7 tokamak and some measurement results are presented.     

电离型截面探测器研究

针对强流质子加速器非拦截式的截面测量需求,开展了以剩余气体分子为基础的电离型截面探测器的研究工作。探索了电离信号强度的计算方法,利用CST(Computer Simulation Technology)电磁工作室对电场进行了优化设计,设计加工了一套应用于质子直线加速器的电离型截面探测器,该装置利用高压电极产生的电场引导电离产物,用微通道板放大电离信号,荧光屏和相机组成探测系统。该电离型截面探测器被安装于加速器驱动次临界系统(China Accelerator Driven Subcritical system,ADS)先导专项的注入器I上,在线束流实验证明,该套设备工作稳定正常,实现了束流截面的非拦截式测量。     

图像采集及处理技术在粒子加速器束流剖面测量中的应用

介绍了ＨＩＲＦＬ（兰州重离子研究装置）上利用荧光靶对束团截面形状和流强大小的实时测量方法和对光斑图像进行动态分析的硬件结构以及软件的设计方法,并定量地给出一些测量结果。该系统具有可靠性好、精度高、测量直观、应用软件的界面友好等优点。     

用三梯度法测量束流发射度的研究

准确测量发射度对加速器束流的调制和性能的评估极端重要，本文介绍在HIRFL(兰州重离子加速器)现有设备基础上，利用三梯度法测量束流发射度的系统，讨论了测量原理和方法，以及测量中要注意的问题．并对数据的计算处理做了详述。专门设计了一套软件系统，以实现束流发射度、束流剖面等束流参数的实时测量。该系统具有可靠性好、测量直观、测量较准确等优点。     

Ionization Profilometer for an Accumulator-Synchroton with a COSY Cooler

A profilometer operating on the principle of residual-gas ionization by accelerated particles makes it possible to measure a beam profile without degrading the characteristics of the beam. The coordinates of the residual-gas ions are determined using a position-sensitive detector based on microchannel plates in a chevron geometry and a three-electrode anode. Measured profiles are presented for an electron-cooled and uncooled proton beams. The problems associated with implementation of such a measurement scheme and methods for solving them are discussed.     

Measurement System of Bubbly Flow Using Ultrasonic Velocity Profile Monitor and Video Data Processing Unit

The authors have been developing a measurement system for bubbly flow in order to clarify its multi-dimensional flow characteristics and to offer a data base to validate numerical codes for multi-dimensional two-phase flow. In this paper, the measurement system combining an ultrasonic velocity profile monitor with a video data processing unit is proposed, which can measure simultaneously velocity profiles in both gas and liquid phases, a void fraction profile for bubbly flow in a channel, and an average bubble diameter and void fraction. Furthermore, the proposed measurement system is applied to measure flow characteristics of a bubbly countercurrent flow in a vertical rectangular channel to verify its capability.     

电子直线加速器束截面测量系统及其应用

用于北京自由电子激光30MeV电子直线加速器的注入及输出束的截面监测系统,由可伸缩荧光屏束截面探头、摄象取样装置及图象采集卡和计算机处理系统构成。用此系统测量加速器注入(≤1.2MeV)和输出(≥20MeV)电子束的截面宽度、密度分布、发射度等参量。其硬件的空间分辨率好于110μm,束宽测量精度好于50μm。经加速器在线使用2年以上考验,性能可靠,得到了满意结果。