儲(chǔ)存環(huán)中快速束團(tuán)橫向尺寸診斷技術(shù)的初步研究.pdf

1、在電子儲(chǔ)存環(huán)中，為了提高機(jī)器性能和穩(wěn)定性，需要進(jìn)行束流動(dòng)力學(xué)、束流不穩(wěn)定性等研究，在這些研究中，每個(gè)束團(tuán)的橫向參數(shù)會(huì)在幾圈或幾十圈內(nèi)發(fā)生變化，為此需要能夠進(jìn)行逐圈或逐束團(tuán)橫向尺寸測(cè)量的系統(tǒng)。本論文參考國(guó)外光源的先進(jìn)技術(shù)，利用多陽極倍增管的快速光電檢測(cè)技術(shù)和基于對(duì)數(shù)處理方法的束團(tuán)尺寸和位置提取方法，提出了一種新的快速束團(tuán)橫向尺寸測(cè)量系統(tǒng)，并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了初步研究。
　　 國(guó)外進(jìn)行每個(gè)束團(tuán)的橫向尺寸逐圈測(cè)量的常用方法是

2、采用快速門相機(jī)，它可以從儲(chǔ)存環(huán)中選取一個(gè)束團(tuán)進(jìn)行測(cè)量，并通過定時(shí)控制進(jìn)行逐圈測(cè)量，但是由于快速門相機(jī)的幀頻率為幾到幾十赫茲，所以其測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量。為此，我們采用日本濱淞公司的R5900U-L16多陽極倍增管(MaPMT)作為前端光電轉(zhuǎn)換模塊，其高性能高增益和快速響應(yīng)的特性非常適合搭建快速束團(tuán)橫向尺寸測(cè)量系統(tǒng)。
　　 對(duì)于多陽極倍增管的產(chǎn)生的多路脈沖信號(hào)，國(guó)外實(shí)驗(yàn)室采用的是多路并行數(shù)字信號(hào)采集處理，再用高斯擬合法

3、計(jì)算束團(tuán)橫向尺寸。這樣，系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度均較高。為此，本論文將在此方面開展研究，并提出采用對(duì)數(shù)處理技術(shù)提取束團(tuán)橫向尺寸，只需要四路信號(hào)即可提取束團(tuán)的橫向尺寸和中心位置，大大降低了成本，提高了系統(tǒng)處理速度。
　　 合肥光源升級(jí)改造過程中，需要針對(duì)MaPMT的特性設(shè)計(jì)前端光學(xué)成像系統(tǒng)，包括一系列的光學(xué)分路、光學(xué)濾波、光斑尺寸成像系統(tǒng)、光功率計(jì)算以及衰減控制等，以滿足快速束團(tuán)橫向尺寸測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)條件。
　　 MaPMT模塊

4、完成光電轉(zhuǎn)換后，仍需要前置放大電路將產(chǎn)生的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并進(jìn)行增益放大，隨后需要AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本論文提出了一種高帶寬高增益倍數(shù)的前置放大電路設(shè)計(jì)方案，采用了兩級(jí)運(yùn)算放大器在滿足逐束團(tuán)要求的高帶寬前提下，盡可能的提高增益倍數(shù)。前置電路按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)后并進(jìn)行了桌面測(cè)試，能充分滿足快速束團(tuán)橫向尺寸測(cè)量系統(tǒng)的要求。
　　 基于高速PXI總線的高分辨率AD采集系統(tǒng)也是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中不可缺少的部分，本文介紹了AD采集系