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。

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。

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。

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。

上海光源储存环束流位置监测系统

本文简述了上海光源储存环位置测量系统的物理需求、基本设计思想以及软硬件结构,对其中采用的数字束流位置信号处理器、高精度纽扣型束流位置探头、信号传输网络等关键部件的研制、安装情况进行了详细介绍。该系统经一年调试优化现已投入日常运行,结果表明位置分辨率达到亚微米量级,优于上海光源设计要求。

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。

合肥光源钮扣型束流位置检测器的离线标定

为满足合肥光源重大维修改造项目对储存环束流位置测量的高精度要求,对钮扣束流位置检测器(BPM)电极进行了重新设计,本文对新设计的BPM进行特征阻抗、分布电容和标定系数等参数离线标定。采用时域反射计(TDR)测量其阻抗特性和分布电容,测量结果表明,50Ω标准阻抗测试电缆与BPM Feedthrough连接处的阻抗一致性较好,说明其特性符合设计的50Ω阻抗,计算得到分布电容约为2.9pF,满足设计要求。通过天线法进行标定,分别采用差比和法与对数比法得到直观的mapping图,计算得到BPM的水平和垂直方向的灵敏度,差比和法与对数比法获得的灵敏度相对偏差在垂直方向小于0.5%,水平方向小于2.8%,离线标定获得的各项参数均满足要求。

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。

HLS注入段束流位置探头定标电场的拟合和误差计算

描述了束流位置探测器 (BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为 1 0 μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达 1 μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源 (HLS)定标系统条件下的电场拟合函数及相关的 BPMMapping图和误差计算结果 。

新型数字BPM信号处理器研制进展

介绍了采用Arm微处理器技术、FPGA数字信号处理技术、高速带通欠采样技术的新型BPM信号处理器研制进展情况;对两类主要的原理样机进行了评估测试。信号处理算法评估样机基于商业评估板搭建,用于测试包含数字下变频、低通滤波、抽取降速等信号处理算法功能模块。自主开发的硬件评估样机用于测试不同硬件功能模块及整机集成后的硬件性能。在上海光源储存环上进行的束流实验表明,两个样机的逐圈位置分辨率均好于2μm,可正确获取包含束流实时信息的逐圈位置信号,可用于相关机器研究。

数字BPM信号处理算法研究

束流位置检测器(BPM)系统是加速器监测系统的重要组成部分,其中涉及的信号处理算法是该系统的关键,因而该算法的研究对研制数字BPM系统有极其重要的意义。本文采用GE公司开发的商业数字信号处理板ICS-1554A-002,采集实验室信号发生器和储存环原始的A、C两路数据,基于软件无线电原理,利用Matlab对数据进行离线分析。重点设计并讨论了获取逐圈(TBT)束流位置信号的三种数字信号处理算法:多级滤波抽取算法、单级抽取算法,以及应用快速傅里叶变换(FFT)算法。对各算法的原理、结果及优劣进行了分析,找到性能及FPGA实现都较好的信号处理方法。

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。

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。

An on-line data acquisition system of oscilloscope-embedded input/output controller for cavity BPM measurement

Cavity beam position monitor(BPM) is widely used in a precise electron beam position measurement. Based on high performance oscilloscope-embedded EPICS input/output controller,we developed an on-line cavity BPM signal processing system for fast data acquisition solution when designing a cavity BPM.Also,methods for extracting the position information from cavity pickup signals and calibration algorithm are included in this solution.

HLS新研制的束流位置探测器定标和误差分析

介绍了NSRL二期工程中 ,为存储环上注入段真空盒改造而新研制的 8组束流位置探测器的定标和数据处理过程及其探头定标电场的拟合和误差计算结果 .

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 。

数字化束流位置信号处理器

束流位置测量（Beam Position Monitor, BPM）系统是粒子加速器中极为重要的诊断设备之一，在加速器的调试、运行、以及机器研究中扮演非常重要角色，系统中BPM信号处理器是决定系统性能非常关键的设备。