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,TM_(010)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。