基于ARM与FPGA的运动控制平台研究

介绍了基于ARM与FPGA的实时束流截面测量的嵌入式平台,讨论了电机控制器子系统的硬件接口设计,通过ARM的外围总线实现了ARM与FPGA的接口,并采用Linux操作系统对FPGA设备进行驱动开发。自主开发的硬件接口板用于测试ARM与FPGA实现方案以及整机集成后的硬件性能。实验测试表明,硬件接口板能有效实现电动控制,原运动控制器定位精度为1μm,现平台定位精度达2μm,数量级上满足要求,可用于后续FEL设备升级。     

FPGA横向反馈数字板在SSRF储存环的应用

上海光源（SSRF）正在构建基于数字信号处理模块的横向反馈系统。FPGA（Field Programmable Gate Array）结构可以调节数字板FIR滤波器的参数,具有较好的灵活性。图形用户界面（GUI,Graphical User Interface）程序用来实现滤波器设计,并生成供数字板下载的逗号分隔符.csv（Comma Separated Value）文件。我们通过调节横向工作点处增益和相位,使滤波效果达到最优化。本文介绍了SSRF横向反馈对单束团束流情况下的实验结果,已能够证明数字板调节的灵活性。系统在多束团情况下的研究将要进行。     

大连极紫外相干光源

先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来,飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50～150nm,单脉冲能量大于100μJ,且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲,是我国第一台自由电子激光用户装置,并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置,在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目,目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。     

SXFEL和DCLS束流截面测量系统软件设计

介绍了SXFEL和DCLS束流截面测量系统的软件设计方法。该系统基于以太网和EPICS分布式系统,并采用EPICS-Python方式进行设计,实现了CCD相机和步进电机的控制,完成了图像采集数据的拟合处理。经SXFEL和DCLS在线运行和测试,该系统主要性能为:成像系统的像素分辨率为13.9μm,重复定位精度为22μm,图像刷新率在内触发模式下可达到66 Hz,满足加速器运行需求。     

上海软X射线自由电子激光腔式束流位置测量系统

上海软X射线自由电子激光装置（Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser, SXFEL）需1个分辨率达到亚μm量级的束流位置测量系统,并采用基于束流准直的方法实现波荡器段电子束与光子束的紧密重合。为此设计研制了1个由C波段腔式探头、单路混频至低中频的射频前端以及自主研发的专用数字信号束流位置处理器（digital beam position monitor processor, DBPM）构成的腔式束流位置测量（cavity beam position monitor, CBPM）系统。本文对系统的设计、软硬件结构、系统搭建进行了介绍,并基于漂移段搭建的3个紧邻的CBPM阵列完成了在线系统性能评估。束流实验结果表明,在束团电荷量为500 pC、系统动态范围在±800 μm的条件下,位置分辨率可达880 nm,这也是国内首次研制成功可在线运行的具有亚μm位置分辨率的CBPM系统。此外,采用CBPM的相位腔进行相对束团电荷量、束团到达时间的测量,其性能评估结果也均优于SXFEL设计要求。     

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。     

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。     

数字I/Q射频鉴相器的研制

详细介绍了一种用于直线加速器的数字化I/Q射频鉴相器.该鉴相器使用双平衡混频器作为相位探测器,由于采用了商业化的PXI模块,控制和数据获取系统都是基于PXI总线;软件采用曲线拟合算法.实验室的测试表明该系统具有分辨率高,重复性好,可靠性强等特点.     

FPGA实现次谐波聚束器的幅相控制

为满足上海光源Top-up运行模式的需要,保证光源直线加速器提供稳定的、高品质的束流,研制了次谐波聚束器的低电平控制系统。以可编程逻辑门阵列(FPGA)为基础,利用上下变频、IQ调制解调技术实现了次谐波聚束器幅度和相位的反馈控制。介绍了数字化技术的原理及上层应用程序的开发,并进行桌面测试,实现了幅度控制精度1%、相位控制精度1的技术指标。