电子注入器中基于条带检测器的多束流参数测量技术研究及应用

【摘要】：作为合肥光源电子注入器的电子直线加速器和输运线,其束流运行的状态直接影响储存环电子注入的效率,从而对合肥光源储存环束流的运行和同步辐射光的品质具有重要的影响。为了能够在不影响注入的情况下,实时的测量实际注入储存环的束流的位置、发射度、流强和能散等参数,提出了基于条带检测器的注入器非拦截多参数束流测量技术的研究计划,为合肥光源直线加速器和输运线以及升级改造后的合肥光源注入器设计一系列基于条带检测器的束流位置、束流流强、束流发射度和束流能散的测量系统,成为合肥光源为用户提供高稳定高品质同步光的重要诊断装置。 本文首先分析了利用条带检测器进行直线加速器束流位置测量、流强测量、发射度测量和能散测量的原理和方法,详细推导了利用条带束流位置检测器(BPM)和八电极束流能散检测器(BESM)的感应信号进行位置测量和提取σx2-σy2分量的差比和和对数比两种不同方法的一系列公式。同时分析了全新设计的四轴对称八电极BESM的优点与特性。 针对合肥光源重大维修改造工程的计划和要求,详细介绍了条带BPM和八电极BESM的物理结构的设计和电极张角、半径和长度等物理参数的确定,以及电极耦合分析、分辨率等相关性能的计算。 基于两套不同的信号获取处理系统,研制了两套离线标定系统,采用天线法分别对短条带BPM样机和试验型八电极BESM进行了标定实验,得到了电位置、四极分量、和信号等相关的拟合公式,减少了将来在线束流位置、流强、发射度和能散测量的误差。同时对购买的单次通过数字束流位置处理器Libera Brilliance Single Pass进行了相关的验收测试。 利用目前合肥光源直线加速器和输运线上已有的条带BPM、束流变压器、四极铁等设备和Libera Brilliance Single Pass,完成了基于条带检测器的束流位置测量系统、流强测量系统和发射度测量系统的搭建,并进行了相关在线测量实验,得到了束流位置、流强、发射度的测量结果。最后介绍了HLS升级改造后的注入器基于条带检测器的多束流参数测量系统的设计情况。 本课题由国家自然科学基金项目(10875117,11175173)支持。