HLS Ⅱ儲(chǔ)存環(huán)中快速束團(tuán)橫向尺寸和位置測(cè)量系統(tǒng)的研制及初步應(yīng)用研究.pdf

1、在電子儲(chǔ)存環(huán)中，束流在注入階段或者高流強(qiáng)導(dǎo)致不穩(wěn)定性等情況下，其逐圈橫向尺寸和位置會(huì)在幾圈甚至幾十圈內(nèi)發(fā)生變化?，F(xiàn)有的束流位置測(cè)量系統(tǒng)或者逐束團(tuán)反饋系統(tǒng)只能測(cè)量逐圈或逐束團(tuán)橫向位置的變化，無(wú)法直接測(cè)量束流的橫向尺寸?；谕焦獾臋M向截面測(cè)量系統(tǒng)通常選用CCD作為感光元件，最多幾百赫茲的幀率導(dǎo)致其結(jié)果為多束團(tuán)和多圈的平均測(cè)量，無(wú)法測(cè)量快速束團(tuán)橫向尺寸和位置。因此，本論文為HLSⅡ儲(chǔ)存環(huán)研制了基于多陽(yáng)極光電倍增管的快速束團(tuán)橫向尺寸和位置測(cè)量

2、系統(tǒng)，并開(kāi)展了初步的應(yīng)用研究工作。
　　本文首先調(diào)研了快速束團(tuán)橫向尺寸和位置測(cè)量領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，針對(duì)國(guó)外實(shí)驗(yàn)室需要同步采集陣列型探測(cè)器輸出的高達(dá)幾十路光電流信號(hào)，通過(guò)高斯擬合方式獲取光斑橫向尺寸和位置的特點(diǎn)，提出了采用對(duì)數(shù)處理技術(shù)計(jì)算光斑橫向尺寸和位置的方法，該方法只需要MAPMT四個(gè)連續(xù)通道的光電流信號(hào)，減小了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜度。
　　在快速束團(tuán)橫向尺寸和位置提取算法中，定義并仿真得到理想尺寸信號(hào)隨光斑尺寸的變化呈良好

3、的線性關(guān)系，當(dāng)光斑尺寸σ=0.8～2mm時(shí)，位置變化對(duì)尺寸信號(hào)的影響不超過(guò)1％;定義并仿真得到當(dāng)光斑位置δ=-2.0～2.0mm時(shí)，理想位置信號(hào)隨光斑位置變化呈良好的線性關(guān)系，并且位置靈敏度受光斑尺寸變化的影響低于1％?？紤]探測(cè)器通道響應(yīng)不一致性，提出利用CCD的束斑尺寸結(jié)果標(biāo)定通道不一致性并對(duì)算法進(jìn)行修正，仿真結(jié)果顯示修正后尺寸和位置信號(hào)與理想尺寸和位置信號(hào)重合很好。
　　設(shè)計(jì)了探測(cè)器成像光路兩個(gè)方向的放大倍率，標(biāo)定了成像支路上

4、的三塊消色差透鏡，確定了透鏡焦距和透鏡主平面相對(duì)參考邊沿的位置;調(diào)研并選擇了光電倍增管的分壓器供電電路和高壓供電電源;設(shè)計(jì)了四通道光電流信號(hào)調(diào)理電路，電路板測(cè)試結(jié)果表明放大器帶寬達(dá)到420MHz，各通道相對(duì)參考通道2的增益偏差小于0.2dB，峰值信號(hào)偏差不超過(guò)2％。
　　在低速模式下，根據(jù)探測(cè)器輸出的平均陽(yáng)極電流對(duì)對(duì)數(shù)處理算法進(jìn)行了驗(yàn)證，并標(biāo)定了通道增益參數(shù);在高速模式下，對(duì)單束團(tuán)信號(hào)采用插值法和數(shù)字積分法分析了信號(hào)的抖動(dòng)特性，在

5、有激勵(lì)模式下，利用四通道信號(hào)得到了垂直方向工作點(diǎn)，并在關(guān)激勵(lì)的情況下，測(cè)量了系統(tǒng)的分辨率。
　　基于高速示波器的測(cè)量系統(tǒng)中，示波器精度有限且無(wú)法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存環(huán)RF頻率整數(shù)倍的同步采樣，只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線處理。本論文最后介紹了基于數(shù)字信號(hào)處理器的快速束團(tuán)橫向尺寸檢測(cè)器的研制。利用雙曲模式下的CORDIC算法計(jì)算了自然對(duì)數(shù);通過(guò)增加k≤0迭代方法擴(kuò)展自然對(duì)數(shù)的輸入量范圍，并在LabVIEWFPGA中實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)處理算法，硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)果很好的滿