摘要：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±800μm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。

摘要：加速器的束流位置通常采用四个纽扣形电极的束流位置探测器(BPM)进行测量。本文主要探讨了一种BPM的理论设计方法。首先利用有限元方法对BPM电极的感应电荷进行理论计算,得到四个电极感应的电信号与位置信号的理论关系;利用最小二乘法原理对此结果进行多项式拟合,求出标定系数。在此基础上通过更改BPM的几何参数,求出相应的标定系数,即可得到不同性能的BPM。经优化处理得到所需的束流位置探测器设计参数。

摘要：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。

摘要：介绍了BEPCII(北京正负电子对撞机二期工程)对撞点束流轨道反馈系统的设计.由于BEPCII将采用双环、多束团、交叉角对撞,并且多种原因会使束流处于非最佳对撞状态甚至无法对撞,因此一套基于束—束偏转技术的对撞点束流反馈系统的建立,以使得对撞机保持在最佳对撞状态是非常必要的.此外,为了同时测量对撞点处正、负电子束的位置,两套带有8电极的特殊束流位置探测器(BPM)将安装在对撞点两侧.

摘要：上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)作为中国第一台工作在软X射线波段的第四代光源,其产生的激光具备短波长、全相干、超高亮度、超短脉冲长度等优点,预期将会在基础科学研究领域中发挥出重要的作用。基于直线加速器的特点和需求,在SXFEL的注入器与直线加速段上选择了条带型束流位置测量系统(SBPM)作为束团位置测量工具。该系统由SXFEL束测团队自主研发设计,由条带探头、前端信号调理电子学与专用数字信号束流位置处理器(DBPM)组成,系统设计上借鉴上海同步辐射光源(SSRF)的同类型设备,并根据SXFEL的特点做了进一步的优化,束流实验结果表明该系统位置测量系统分辨率好于5.7μm@188 pC,达到国际先进水平,满足了SXFEL注入器和直线加速器段对束流位置测量分辨率的设计要求。

摘要：纽扣电极型探头主要用于束流横向位置测量,在拾取束流信号的同时会存在发热形变问题,有可能引入额外的系统测量误差,极端情况下甚至会导致设备损坏,在强流电子储存环的设计和运行中对此问题需要加以研究。介绍了上海光源储存环纽扣电极的束流负载热效应的分析建模方法,对不同束流流强、不同填充模式下的电极发热问题进行了ANASYS仿真分析。结果表明,在上海光源所有设计运行模式下,电极因束流负载引起的发热形变均小于加工公差,对位置测量的影响可基本忽略,但极端情况下探头内的温度可达270°C,存在一定的设备损坏风险,需要提出相应对策。

摘要：上海同步辐射装置SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)拟构建现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)数字信号处理模块为基础的横向反馈系统。基于最小二乘法的滤波器设计,能满足横向反馈对增益和相位的特殊要求,优化设计可节省3倍横向反馈功率。本文通过AT(Accelerator Tool)程序仿真,验证滤波器相位偏移特性,及反馈系统增益与横向反馈衰减时间指标之间的计算关系。并进一步研究衰减时间与横向反馈Kicker功率之间的关系。

摘要：　用高频结构模拟程序HFSS优化设计条带电极kicker并计算了它的反射参数和横向分流阻抗。从模拟得到的反射参数可以看出,在要求的250MHz带宽范围内,反射的功率小于7%,说明了条带与功率传输线是阻抗匹配的;模拟得到的横向分流阻抗与公式计算得到的结果基本上一致。当频率250MHz时,得到了1300Ω的分流阻抗,在此种条件下,需要反馈功率为123W方能抑制束流不稳定性,这为电极的机械设计和在反馈系统中选择功率放大器提供了最基本的依据。

摘要：粒子加速器由于受地基振动、环境温度、热效应等因素的影响,导致束流位置探头(BPM)所在真空盒的机械中心相对四极铁磁中心的漂移较大,因此很难提高束流轨道的绝对测量精度。探索利用电容式探头实时检测该漂移量的方法。首先分析了电容式探头的测量原理,并设计了轨道振动同步诊断方案,然后设计了专用探头,并利用数据采集设备对探头的线性度、精度和频率响应进行实验室测试。结果显示电容式探头能检测到2μm的相对位移,且可有效检测300Hz以下的振动频率,可用于束流轨道与相关环境参数的同步诊断。

摘要：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。