束流位置监测系统的研制及其在国家同步辐射实验室二期工程中的应用

介绍一种储存环束流位置监测系统的标定装置。这套标定装置是为NSRL二期工程储存环注入段真空盒改造而研制的。系统的标定精度达± 0 .0 1mm。该装置已用于新增注入段真空管的束流位置探测器的定标 ,获得了探头定标值 ,并根据其拟合和计算结果对注入段真空管进行了筛选 。

用束流位置监测器测量上海光源束流寿命

通过理论分析研究了电磁耦合型束流位置探测器(BPM)用于束流寿命测量的可行性,并在上海光源储存环上进行了束流实验,对其性能进行了评估。实验结果表明,与目前常用的直流流强变压器(DC-CT)系统相比,BPM给出的束流寿命具有更高的带宽和分辨力,有利于进行不同时间尺度的束流寿命评估,而且可以通过多个平均的方式来进一步提高测量精度。

新型跑道腔式束流位置监测器

系统提出了一种新的腔式束流位置监测器(BPM),即跑道型腔式BPM,并使用微波工作室软件进行了理论研究和模拟计算,提出了通用设计方法。跑道型腔式BPM的金属腔部分具有跑道形横截面,引出束流位置偏移激励起的一对偶极模式作为束流位置信号。该方案的偶极模式极化方向固定,频率分离,可以解决随机误差产生的横向串扰问题,其理论位置分辨力可以达到15 nm。

BSRF-3B3束流位置监测系统的研制

光斑的绝对位置和强度是同步辐射光束线性能的重要参数,本文研制的双丝XBPM系统既可以监测束流的稳定性,又可以探测光斑的形状、光强的分布。详细介绍了该系统的物理设计思想和机械设计要求,阐述了其光学设计原理,并对局部B轨参数的调整和垂直光斑绝对位置及光斑半高全宽FWHM测量的实验过程进行了详细介绍和分析。自行研制的XBPM系统顺利地完成了对光束强度的扫描和对光斑绝对位置的信息传递任务,指导了局部B轨参数的调整。

NSRL电子储存环束流位置监测系统的改造与闭轨测量

对ＮＳＲＬ束流位置监测系统（简称为ＢＰＭ）进行了关键性的改造．改造后的测量系统的稳定性由０．５ｍｍ提高到３０μｍ，分辨率可达１０μｍ，可用于监测束流位置的漂移和轨道校正．

超短脉冲束流位置监测器的校准

对一已研制成的响应精度优于０．１ｍｍ的超短脉冲（ｎｓ／ｐｓ）束流位置监测器中的电子学电路于在线安装前对其监测器的电中心进行了校准，以保证实际测量精度不变劣。

束流位置监测器测量束流四极分量的新方法

束流位置监测器可以用来进行发射度的非拦截测量,且不受束流分布的影响。对从条带BPM电极中引出的信号经过对数比检波模块处理,得出了一种对数比处理方法来提取束流的四极分量,并推导出一种同时利用差比和处理方法和对数比处理方法的混合提取方法来提取四极分量。对这些方法进行了数值模拟计算和比较,结果表明:混合提取方法效果最佳,对数比处理方法优于差比和处理方法。利用提取出的四极分量,通过多次改变四极铁的电流计算出束流的发射度。

NSRL逐圈束流位置监测系统

本文介绍了合肥同步辐射实验室逐圈束流位置测量系统的设计思想和实现方法。该系统用于判定二期工程升级后的注入系统的注入效率和衰减率,研究Beta振荡和轨迹瞬时变化以及其它束流动力学问题如工作点变化等方面的研究。文中介绍了使用宽带对数比电路对电极感应信号进行处理从而获得束流瞬时位置信息的信号处理方法。分析了监测系统对数据获取和定时系统的要求并详细地介绍了它们各自的实现方案。

偏轴双腔互比型腔式束流位置监测器

提出一种利用偏轴双腔来监测电子束位置的新方法,根据谐振腔归一化分流阻抗参数分析了其工作原理和主要特性。偏心束流在偏轴谐振腔中激发出较强的偶极模TM110信号,根据两腔输出的偶极模信号幅度比可直接测量束流的中心偏移量。偶极模信号幅度变化反映了束流的偏移方向,省去了鉴相工作,简化了前端接收电路的的设计,基模抑制问题已被解决。利用MAFIA和HFSS软件对本征模进行仿真,并分析了模式耦合特性,仿真结果验证了新结构的可行性。

用束流位置监测器精确测量储存环流强

束流位置监测器(BPM)是粒子加速器束测系统中最为常见的元件,该探头输出信号中除包含束流位置信息外还包含电荷量等其它信息,可作为多参数束流诊断设备。采用BPM理论分析和数值仿真分析相结合的方法讨论了该种探头同时用于束流流强测量的可行性。在上海光源储存环上进行了束流试验,测定了全环140个BPM的流强标定系数,对BPM用于流强测量的分辨率、束流位置依赖性、频率依赖特性进行了测试,根据实验结果讨论了该方法在当前技术条件下所能达到的性能及其局限性。

合肥光源基于束流准直系统的控制软件设计

束流位置监测器(BPM)和与其相邻的四极铁之间的电偏移对于电子储存环轨道校正十分重 要。改变四极铁的强度,并通过测量轨道变化就能够计算出该四极铁的磁中心相对于相邻的BPM的电中心 之间的偏差。基于NSRL储存环的BBA硬件系统和EPICS控制系统,采用Labview平台开发出了BBA测量 的软件控制程序。由计算机控制四极铁的强度,连续测量后拟合得到四极铁的磁中心与相邻BPM的相对偏 差,测量精度可以达到100μm。

BPM技术用于环形电子束位置测量的可行性分析

为了对传输管道半径24mm,电子束半径19mm,厚度3mm的环形电子束位置开展非阻拦测量,选择了BPM技术方案。对比研究了真空管道中环形电子束与位于束团中心的实心束在管道壁上产生的场分布,证明BPM测量技术可以用于电流密度均匀分布的环形电子束。采用点密度不均匀性模型,分析了环形电子束角向不均匀性对测量精度的影响。结果显示,当环形电子束电流密度不均匀性应为10%时,对位置分辨率精度的影响为0.1mm。

升级的合肥光源闭轨测量系统及其应用

描述了合肥同步辐射光源二期工程中,电子储存环升级的闭轨测量系统及其在设备研制中的应用。介绍了性能稳定可靠的Bergoz束流位置监测电子学信号处理器。升级后的闭轨测量系统中处理电子学电路的束流位置分辨率可达1μm,系统误差小于10μm。整个测试系统的分辨率小于3μm。利用该高精度闭轨测量系统和基于束流准直系统完成了束流准直四极铁磁中心的测量,并和控制系统完成了储存环全环闭轨反馈校正试验。一个完整的束流位置监测系统已投入了在线运行,保障了为用户提供高稳定高品质的光源。

BPM定标系统及其应用

介绍了合肥国家同步辐射光源(HLS)新BPM校准系统的总体结构及实测过程。给出了待测真空管道的实测结果,并通过与国家同步辐射一期工程备份管测试结果的比较证实了本系统的精度较高。

逐圈测量系统定标和新近实验结果

主要介绍了合肥光源储存环上,正在应用和改进中的逐圈测量系统的定标和灵敏度;比较和分析了利用该系统获得的储存环200MeV和800MeVdamping时间测量结果;在环注入调试中发现了束流积累限制的原因。它不仅可测到储存环的damping时间、beta振荡幅度和工作点瞬时变化,而且是研究抑制环的束流不稳定性和提高注入积累效率的重要测量手段。系统使用对数比电路完成位置信号处理,具有宽的动态范围和带宽以及好的线性度和稳定的运行性能,而且造价低廉,易实现。

基于对数比电路的HLS turn-by-turn系统

较详细地介绍了合肥光源逐圈束流位置测量 (turn- by- turn)系统设计思想和理论分析。该系统是为了判定二期工程升级后的注入系统的注入效率和 Damping率 ,研究 Beta振荡和轨迹瞬时变化以及其他束流动力学问题如工作点变化等的研究而研制。选择了新近受到广泛重视的对数比电路服务束流瞬时位置信号的处理。利用工作在 2 0 4MHz的对数比电路完成被激励束的 turn- by- turn位置测量和相空间检测。给出了该系统各部分性能和理论分析结果 ,介绍了快速多通道 ADC在该系统的数据获取中的应用。

边界元素法在NSRL束测系统调试中的应用

讨论了边界元素法及其在 NSRL束流位置监测器 ( BPM)测试中的应用。计算了 BPM探头的灵敏度 ,以此检验模拟定标测试数据的可信程度。作为该方法的进一步探讨 ,尝试了由模拟程序直接计算出有机械加工误差时的灵敏度 。

模拟低频反馈系统的初步尝试

为了提高注入束流的积累,抑制由于注入系统误差引起较大的β残余振荡是非常有必要的。较系统地介绍了利用合肥光源逐圈测量(turnbyturn)系统[1],研究束流不稳定性,并给出了抑制注入β振荡的反馈系统设计原理和线路及初步实验结果。作为原理论证和预研,使用了一个相对简单的模拟滤波移相器对Kicker过程激发的β振荡进行反馈,得到了明显的对damping时间和振荡幅度的抑制作用,为以后低频和高频逐束团(bunchbybunch)反馈系统研制和抑制束流的横向和纵向不稳定性的研究打下了良好的基础。

90°正交混合器的AM／PM转换功能及其应用

用９０°正交混合器做ＡＭ／ＰＭ转换器件，应用在８００ＭｅＶ电子储存环束流位置监测器信号处理电路中获得了理想的效果。

Research into the sampling methods of digital beam position measurement

A fully digital beam position monitoring system(DBPM) has been designed for SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility). As analog-to-digital converter(ADC) is a crucial part in the DBPM system, the sampling methods should be studied to achieve optimum performance. Different sampling modes were used and compared through tests. Long term variation among four sampling channels, which would introduce errors in beam position measurement, is investigated. An interleaved distribution scheme was designed to address this issue. To evaluate the sampling methods, in-beam tests were conducted in SSRF. Test results indicate that with proper sampling methods, a turn-by-turn(TBT) position resolution better than 1 μm is achieved, and the slow-acquisition(SA) position resolution is improved from 4.28 μm to 0.17 μm.