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。

单次通过型束流位置探测器的束流位置测量方法

针对当前单次通过型数字束流位置探测器(BPM)有效采样点数少、数据信噪比低、测量分辨率差的问题,提出了一种基于“束流单次通过”的数字BPM测量改进算法。该算法通过模拟信号的功分-延迟-合成,增加了有效采样数据,并通过采样数据的截取与数据拼接、数字滤波等数据处理方式,提高了采样数据的信噪比,并最终实现了BPM测量分辨率的提高。实验结果表明,该算法在不改变模数转换器(ADC)采样率的情况下,将单次通过型BPM的测量分辨率提高了约2倍。该测量方法为提高单次通过型BPM的测量分辨率提供了一种新的解决方案,已成功应用于北京正负电子对撞机(BEPCII)和高能同步辐射光源(HEPS)直线加速器项目中。

用于重离子加速器束流位置测量的JFET低噪声高阻宽带前置放大器

为解决重离子加速器束流位置探测中横跨低中高频段的微弱信号难以数字化的难题,设计了一款低噪声高阻宽带前置放大器。放大电路采用多级放大结构,输入级由两级低噪声N沟道结型场效应晶体管(NJFET)级联,并采用共源共栅与源极跟随低噪声结构,利用恒流源阻抗特性增大开环增益;输出级采用宽带电流反馈型运算放大器提供足够的输出功率和带宽,负反馈网络与两级放大电路并联提高灵敏度、减小失真。实测带宽34 kHz~38.47 MHz,带内增益36.2 dB,平坦度小于±0.3 dB,输入电压噪声密度为0.76 nV/(Hz)1/2@10 MHz,1/f噪声拐点160.85 kHz,增益压缩1 dB的输出功率(P^(1dB))为26.2 dBm,总谐波失真为-55.34 dB@100 kHz,满足了低噪声、宽带前置放大器的设计需求。