SSRF电子枪控制系统的设计与实现

电子枪是上海光源SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)中的直线加速器的关键部件,上海光源的束流品质很大程度上取决于电子枪的束流指标,因此电子枪需要一个稳定的控制系统来保证其可靠运行.本文介绍了上海光源电子枪控制系统的设计与实现过程.该系统底层采用可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)作为设备控制器,上层监控软件使用加速器控制系统通用软件EPICS (Experimental Physical and Industrial Control System),整个控制系统基于以太网连接.PLC和以太网技术的应用,使该系统具有可靠性好、易于维护等特点.     

Calutron离子源离子束引出中的两次等离子体聚焦过程

从等离子体中引出离子束,是气体放电离子源研制中的一个重要课题。与电子枪中从阴极引出电子束相比,有类似之处,即离子离开等离子体后所遵从的基本物理规律(如泊松方程、运动方程和连续方程)和电子离开阴极后所遵从的基本物理规律是一样的。但是也有不同之处,最重要之点是电子枪中的阴极为固态发射体,发射面固定,而离子源中的等离子体却是位形可变的发射体。因此,使得从等离子体中引出离子束的物理过程,变得比电子枪复杂得多。经过不断的研究,人们逐渐认识了从等离子体中引出离子束时的等离子体聚焦过程。     

基于Poisson Superfish和General Particle Tracer的高亮度高平均功率电子枪设计

设计一个高压350 kV、平均流强10 mA、束流发射度低于20 μm-rad的电子枪.阴极为光阴极时,峰值电流大,导流系数较大,采用Pierce法设计球面阴极结构电子枪.阴极为热阴极直流时,峰值电流较小,导流系数较小,考虑设计一个平面阴极电子枪.用Poisson Superfish构建电子枪的基本结构,再用Gener...     

强流电子枪技术的研究

研究了电子枪的设计原理,掌握了E-GUN的设计程序,完成了电子枪的理论设计,并设计了一种具有减小灯丝热辐射的聚焦级的电子枪。该枪在20kV直流高压下可产生600mA直流电子束,阴极采用钨丝间热式的LaB6。 另外,还建立了20kV、1A大功率直流高压（及其保护电路）系统,建立了隔离变压器、真空系统、测量系统（大功率20kW水冷法拉第筒及包络测量）。强流电子枪技术的研     

阴极测试电子枪结构的设计、试验及改进

阴极测试方法对阴极发射性能评价有着较大影响.本文介绍了一种热阴极性能的电子枪结构测试方法.我们自主设计研制了阴极测试电子枪结构,并采用该测试系统对几种覆膜浸渍钡钨阴极(M型阴极)的电子发射性能进行了初步测试.试验结果表明采用这种阴极性能评价系统是十分有利的.同时根据初步试验的问题,以及对测试结果的分析,对该电子枪结构作进一步的设计改进.     

宽范围高精度电子枪系统的设计与验证

“空间环境地面模拟装置”是“十二五”国家重大科技基础设施项目,针对其子项目“低能电子加速器及束线”中辐照加速器的要求,在原有二极电子枪基础上增加了控制栅极。使用CST Particle Studio仿真研究了电子枪部分结构参数变化对引出束流强度的影响,设计出产生50 mA高品质束流的电子枪,并用PBGUNS(Particle Beam GUN Simulation)软件对设计结果进行验证。最后在电子枪实验平台上检验了电子枪结构参数变化对引出束流强度的影响规律,并对电子枪结构进行了优化。结果表明优化后的电子枪能够以阴极初级加热电压作粗调、栅极电压作细调的方式引出1μA～50 mA高品质电子束。     

碳纳米管光场致发射新型电子枪的初步方案设计

本文给出了一种基于碳纳米管光场致发射机制的新型电子枪的设计方案.该电子枪的枪体采用Pierce枪结构,加200kV直流高压,阴极材料为碳纳米管,驱动激光波长800-850 nm,脉冲峰值电流为6A,平均电流为12mA.与传统的光阴极电子枪相比,这种基于碳纳米管光场致发射机制的新型电子枪具有结构简单、量子效率高等优点.此外,本文还介绍了正在搭建的该电子枪实验平台.电子枪的性能,特别是阴极寿命和量子效率将在实验深入研究.     

六硼化镧电子枪

所研制的电子枪,阴极材料采用六硼化镧LaB_6。该电子枪实验结果表明其性能较目前常用的金属钨、钽阴极材料优越。试验用电子枪阴极直径为8mm,试验条件为阳极脉冲高压80 kV;脉冲宽度2μs;重复频率50 Hz,由实验曲线推得的阴极温度1390℃,此时法拉第筒上测得的脉冲束流流强可达180 mA;电子束流包络线发射度为94.7πmm·mrad;80%束流发射度为16.9πmm·mrad。     

上海光源储存环X-ray针孔相机系统设计

上海光源(SSRF)储存环X-ray针孔相机系统主要由X-ray引出前端、衰减片、小孔、靶片、相机、PXI控制器及图像采集等构成,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 Shared Memory IOCcore技术实现。2009年8月开始的长时间在线运行证明引出前端是安全的,在300mA运行时,测量引出窗的最高温度≤36℃。该系统设计合理、性能稳定,可在线实时测量数十μm束团横向截面尺寸,从而实现3.9nm·rad发射度的测量。     

以太网技术在SSRF设备控制中的应用

随着工控技术和以太网技术的发展,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)基本都具备了以太网连接功能。上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)大量采用了PLC作为设备控制器。应用以太网技术在上海光源设备控制中,通过以太网技术可以使设备控制器直接连接至控制网络。采用以太网技术简化了控制系统结构,同时也便于系统维护和升级。     

EPICS框架下HEPS人身保护系统平台设计

介绍了高能同步辐射光源(HEPS)人身保护系统实验平台的设计.该实验平台是基于嵌入式控制系统EPICS框架下设计与实现的,通过可编程控制器(PLC)与相应的硬件设备实现联锁保护的功能.平台硬件设备通过硬连接方式连接到PLC的I/O模块上,服务器独立运行IOC程序,实现IOC与OPI、PLC之间的数据交换.实验运行结果表...     

Pierce型六硼化镧阴极脉冲电子枪

文章对使用平面LaB_6阴极Pierce型脉冲电子枪进行了研究。这种Φ16×3 mm的阴极具有发射性能稳定、抗中毒、易于激活及较低真空条件等优点。在阳极脉冲电压80kV和阴极温度1360℃时,获得630mA脉冲聚焦电子束流。文中也给出电子枪的某些实验结果。     

钪酸盐阴极电子枪双短脉冲发射实验研究

本工作研究在ns量级双脉冲高压下钪酸盐阴极电子枪电流发射。实验中采用Blumlein线形成ns量级脉冲高压作为电子枪馈入高压,脉冲宽度约为80ns,双脉冲间隔约为300ns。实验结果表明:在消除了空间高频干扰后,法拉第筒测量到的电子枪发射电流脉冲形状与馈入的ns量级双脉冲高压形状非常吻合。由此验证了钪酸盐阴极电子枪对ns级脉冲高压发射响应能力能满足双短脉冲高压工作状态要求,可以作为ns量级多脉冲电子束注入器。     

电子枪束流截面测量系统

电子枪束流截面测量系统采用单片机控制步进电机驱动测试丝在束流下快速扫描,同时完成束流的数据采集,通过Matlab实现立体图的输出,从而判断电子枪的工作情况。用此系统在5mA束流下进行了测试,得到了束斑直径(13-14mm)和截面束流密度矩阵。     

CSNS直线加速器前端水冷控制系统的研制

CSNS直线加速器前端水冷控制系统负责监测CSNS直线加速器低能束流传输段(LEBT)、射频四极场加速器(RFQ)和中能束流传输段(MEBT)所属各水冷设备并提供联锁保护。该系统采用操作员接口层、控制器层、现场设备层的三层结构,使用集成开发工具EPICS进行开发,并选用新型PLC作为EPICS IOC实现系统控制功能。目前,已经完成系统的离线测试,实现了预期的功能。论文对系统的总体设计和具体实现进行了介绍。     

可更换阴极热子的辐照加速器用电子枪

本文介绍了工作电压为60 kV、峰值电流为550-600 mA、射程要求为60 mm、注腰不大于Φ4 mm的电子枪的研制.该电子枪用于辐射加工电子直线加速器(10 MeV 1.5 mA).为降低加速器的运营成本,该电子枪特别设计为可更换阴极热子型.采用Egun、Mafia等软件进行模拟计算,基本按照速调管生产的工艺流程...     

基于嵌入式IOC的CSNS真空控制系统样机研制

在EPICS软件框架下搭建了一套中国散裂中子源(CSNS)真空控制系统样机.使用MOXA嵌入式工控机运行嵌入式Linux系统,并建立相应的EPICS系统,实现EPICS与真空设备(真空计和离子泵电源控制器)的接口.真空连锁保护系统则用横河PLC实现,并在该PLC的嵌入式Linux控制器模块上建立EPICS系统,使PLC中的数据直接纳入EPICS系统中.通过测试表明,该样机实时性较高且稳定可靠.     

CYCIAE-100回旋加速器质子照相束流线控制系统的研制

为了对质子照相束流线设备进行远程监测与控制,实现束流线各子系统的安全联锁功能,研制了一套采用标准控制模型结构的分布式EPICS控制系统。该控制系统通过PLC组态实现了开关逻辑设备的安全联锁及工艺流程控制。核心控制系统采用EPICS建立了多个IOC作为控制器。针对不同CPU构架下的服务器搭建了交叉编译环境。针对数字电源设备与真空仪表设备使用StreamDevice完成设备驱动及通信协议的开发,并通过建立IOC动态数据库,实现了IOC对流设备和PLC信号的监测与控制功能。使用CSS设计OPI,实现了上位机对EPICS IOC中数据的透明访问。该束流线控制系统已成功应用于CYCIAE-100回旋加速器的质子照相物理实验中。通过长时间的运行,控制系统的可靠性、安全性得到了验证。控制系统的稳定运行,为质子照相实验的开展奠定了基础,对类似的控制系统研制具有一定的参考价值。     

可编程控制器(PLC)在MJTR堆厅吊车控制系统中的应用

介绍可编程控制器(PLC)在堆厅吊车(吊钩桥式起重机)控制系统中的应用。系统以PLC为核心,采用变频器和光电开关等器件,实现遥控、手动和自动对中功能。重点介绍孔道自动对中功能的程序设计。     

等离子喷涂硼化镧阴极电子枪

一、引言现代大型医用电子直线加速器电子枪的设计有如下特点: 1.要求电子枪束流在大范围内连续可调。对于一个二极型电子枪系统,枪必须工作在温度限制区域内,故阴极发射的稳定性十分重要。2.行波电子直线加速器通常采用可拆性结构,这就要求阴极必须有较好的抗中毒特性。