兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置测量系统的研制

兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置测量系统的研制 兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置 测量系统的研制 第34卷第4期 2000年7月 原子能科学技术 Aton~cEnergyScienceandTechnology Vo1.34.No.4 July2000 兰州重离子加速器冷却储存环中 束流位置测量系统的研制 最振鹏,郑勇沈志清丁'D6 ,{67一;7f'…学……肃73, 摘要:介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSRm)中柬流位置铡量系统设计的基本原 理,PICKUP探针参数的选择以及有关物理量的计算.并完成了桌上实验,褪出了有关结论. 关键词:!存!兰!;PIcKuP探针;数据获取;桌上实验卜运}魄中围分垂萼J?—I标识码:A文章编号:1000—693L(20o0)d4—0一d;重孑力旗 兰J州重离子加速器冷却储存环(HIRFL一)包括已建成的注人器(SFc),主加速器 (SSC)和正在建设的主储存环(CSRm),实验储存环(CSRe)4部分及有关的束运线.在HIR— FL-汛m中+束流位置的测量可以用来测定储存环中的束团横向振荡数Q,束团的闭轨畸变 以及色散函数等,进而可以通过储存环上的校正磁铁进行闭轨校正,以减少束流损失,提高束 流寿命.在储存环中,一般采用非拦截式的诊断方法测量束流的位置.由于HIRFL-a酶n中 最弱的束流流强为量级,因此,必须使用高灵敏度的PICKUP探针及相应的数据获取系 统. 1系统描述 1.1系统概述 束流位置测量系统由PICKuP探针,数据采集电路,控制电路3部分组成.PKUP探 针在主储存环中的布局参见文献1].储存环上的PICKUP探针的数目?4Q.主储存环 上的理论设计值Q=3.57,Q=2.54.因此,在主储存环上水平方向安排18个PICKUP探 针,竖直方向上安排10个PICKUP探针. 1.2PICKUP探针的设计原理和结构 在HIRF1,CSRm中,束流的流强较弱,测量要求较高,因此,采用的探针为矩形对角切开 的静电感应式探针(图1).束流水平和竖直方向的位置分别由2个尺寸为170rnm×50mm× 100mm的PICKUP探针(主要材料为铜)测出. 在图1中:Q】, ,QR分别为束流在水平方向的PICKUP左,右电极上感应的电荷量;Qu, QD分别为束流在竖直方向的PICKUP上,下电极上感应的电荷量. 收稿日期:199g_08—3O;恪回日期:1999.1227 作者筒介:聂振鹏(1973一),男河南上蔡人,在读博士生.校技术鼓其应用专业 原子能科学技术第34卷 图1PIa(uP探针的结构示意图 F1SchematicdlagrmnofthePIa(UPmonitorstructure 一 水平方向;b_—一竖直方向 PICKUP探针测量束流位置的原理示于图2.图中:W为电极的宽度;L为电极沿束 流 方向的长度;2为束流偏离探针中心线的距离;口为电极对角切开夹角;q(t)为电极上感应电 荷线密度. 图2PIa(UP探针原理图 Fig2SchematicdiagramoftheprinDkforthePICKUPmonitor 当束流通过探针时,在左右电极单面上的感应电荷QL,QR分别为: QL:(一).tg.q(f) QR:(+).tg.q() 则 ?Q=QR+QL=W?tg-q(t) ?Q=QR—QL=2x-tg口?q(t) 电荷通过电子学线路(两边电子学部分要严格对称)转化成电压UR和UL,即 = UkUL=务=s?z?Q 吼?束流的水平位置偏移为: (1) (2) (3) (4) (5) 第4期聂振鹏等:兰州重离子加建器冷却储存环中束流位置测量系统的研制369 一 1(6) lo 其中:南为探针水平方向的位置灵敏度. 在探针的外面,用1块接地的电报将其屏蔽,以抑制外界干扰,提高探针的位置灵敏度. 探针的位置灵敏度还受两电极之间的分布电容影响,它可由下式估算: — WC.+2C., — wc+2C. (7) 【8) 其中:C,C为探针电极对地的电容;C.C.为探针电极之间的电容. 1.3PICKUP探针的灵敏度和分辨率 在HIRFL-CSRm中,由于束流的流强较弱(最低流强为量级),因此,必须提高位置测 量系统的灵敏度,以提高位置测量的分辨率故采用1台高输入阻抗的前置放大器 和1台主 放大器与探针相连它们的参数列于 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 表1前置放大器与主放大器的主要参数 Table1T|-emainpm-anleterso1"preamplifierandm|nampliU~" 理想情况下,束团粒子在纵向近似高斯分布,即 j(t)=(/,/2=~r)exp(一,肥)) 其中:口为离子电荷电量;N为离子数目;为束团均方根长度 傲Fourier展开,则式(9)可表示为: m)=()+?J(0) ,=?exp(一5/2) ,其中 :T.是粒子的回旋周期;.u 束流在PICKUP探针的一电极上感生的电荷(图3) 为: )=?(12) 其中:是电极对束流张开的立体角;是束流的速度.这 样,前置放大器输入端的感应0gK.V()满足下式: 一 =+c(13) 束渣丘【f】 (9) (10) (11) 图3PICKUP探针的等效电路圈 Fig3Equlva[entcircuit /orthePICKUPmonitor 370原子能科学技术第34卷 则 V【t)=?X.Lexp(jno~0) =(RLRCex(一2)2(1+ j叫lI)l10, L14) (15) 其中:R为前放的输入阻抗;L是电极沿束流方向的长度;C为探针的总电容(包括放 大器等 效输入电容).放大器的输功率12为: P=G?A(t/R)【v2)(16) 其中:G为放大器的增益;A为100ii1电缆的衰减因子 束流位置测量装置的分辨率受热噪声的限制,探针的分辨率可由下式计算: 品=1=吉tl7) 其中:口是探针的分辨率;W是攘针的宽度; P,V分别为信号功率和信号电压;P…V 分别为噪声功率和噪声电压. 2数据采集系统 系统的数据采集部分示于图4. 放大了的信号经电缆送至控制室信号 由多路转换器转换.再通过两台频谱分析仪进 行分析.测量束流位置的仪器通过GP—IB接 口受控于计算机.脉冲发生器不仅触发图4 中的所有仪器,还触发SFC的离子源. 3桌上实验及结果 选择频率为0.270MHz,0.586M(粒子回 旋频率的工作范围)及其二次谐波作为探针的输 入信号进行模拟测试.变换束流偏离管道中心 图4PICKUP探针数据采集及控制电路框图 Fig4BLockdiagranaofthedataacquisition andcontroLLingcircuitofPIrKUPmonitor 的位置,分别测量探针左右电极所感应的信号.桌上实验装置结果列于表2. 表2桌上实验装置结果 Iable2Resultsofthe出sI唧exit 往:1)PICKUP探针的机槭误差和电子学系统误差造成Qf?Q与问为非严格的正比例关系 根据式(7),(8)及测量所得的C=48pF,=6pF,修正后的位置灵敏度为 t 第4期聂振鹏等:兰州再离子加速器冷印储存环中束流位置测量系统的研制371 S=0.00941?. 由表2可知:在工作频率o270,1.172?范围内,s1实验值与理论值的相对偏差均 小于10%,表明实验结果与理论计算符合较好一 4结束语 本束流位置测量系统从理论分析和模拟结果表明设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 可行它具有线性度好,灵敏 度高,分辨率高的优点. 参考文献: [1]夏佳文,原有进,饶亦农HIRFLCSR初步方案设计[R.兰州{中国科学院近代物理研究所,1997. [2]WatanabeT,KatayamaT.WatanabeS,etalBe~rtlPositionMonitoringst? andCODc.rrectLonat,hc Codt~rSynchrotmnT:MCN11[J'NudlnstrumMetho(~PhRes,1996,A381:194,208 DesignofBeamPositionMonitorSysteminHIRFL?CSRm NIEZhen-peng,ZHENGYong,SHENZhi—qing (1~lstituteofModernPh3~ics,CkineseAcademy0,Scix,'nres,Lanahou730(100,China) Abstract:Thebasicprinciplef0rtheb~,odnpositionmonitorsysteminHIRFL— CSRmisde~ribed. TheparametersofthePICKUPmonitorarechosenandIhecorrelativecalculationisperformedas wella8.Adesktopexperiment"iscompleted,too. Keywords:eoolerstoragering;beamtxxsition;PICKUtmonitor;dataacquisition;desktopexperi ment