pxi在冷却存储环控制系统应用

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1、PXI在冷却存储环控制系统应用

2、第1内容加载中...一、兰州近代物理所HIRFL-CSR项目背景介绍兰州近代物理所HIRFL-CSR（重离子加速器－冷却存储环）工程是国家九五重点国家重大科学工程。兰州HIRFL-CSR是一个集加速、累积、冷却、储存、内靶实验及高分辨测量于一体的多功能实验装置。兰州近代物理所HIRFL-CSR将为二十一世纪一二十年代我国核物理学科在国际前沿领域的激烈竞争中取得一批具有国际先进水平的成果，使我国在国际重离子物理前沿领域继续占有一席之地提供先进的实验条件。与此同时，还能促进我国相关高科技产业的发展。例如：作为严重威胁人类健康的重大疾病，癌症及其防治研究关系

3、到人类的生存。近年来，重离子束以其独特的深度剂量分布和高的相对生物学效应等优势，使得重离子束治癌成为当今癌症放射治疗领域中最科学、最先进、最有效的方法。重离子束在治疗脑瘤等不方便开刀治疗的癌症方面有特别好的疗效，在德国已经得到成功临床应用。兰州近代物理所HIRFL-CSR包括：主环（CSRm）、实验环(CSRe)、束运线、放射性束(RIB)分离器、实验探测装置。主环周长161米，最高加速能量为900MeV/u(12C6+)和400MeV/u(238U72+)，试验环周长129米，最大接收能量为600MeV/u(12C6+)和400MeV/u(238U90+)，束线总长473米，磁铁总

4、重量1451吨，磁铁电源总功率8234千伏安，建筑面积约17000平方米。兰州近代物理所HIRFL-CSR具有独特的双环结构，以现有的重离子加速器HIRFL作注入器，采用多圈注入、射频堆积和相空间冷却(电子冷却)相结合的方法，在CSRm里，将束流累积到高流强，并将累积的束流能量提高，然后快引出打初级靶产生放射性束或者剥离成高离化态束流，注入到CSRe作内靶实验和高精度质量测量。下图为兰州近代物理所HIRFL-CSR系统平面结构示意图：目前世界上科技水平最高的HIRFL-CSR系统在德国GSI、法国GANIL和日本RIKEN。一旦兰州近代物理所HIRFL-CSR系统建成后，综合技术指标

5、将等于或超过上述三个系统。HIRFL－CSR控制系统包括磁铁系统、电源系统、高频系统、注入引出系统、电子冷却系统、内靶系统、真空系统、束流诊断系统、控制系统和准直与测量系统。HIRFl-CSR系统的架构图如下：本文主要介绍PXI总线在HIRFL-CSR控制系统中的应用。二、兰州近代物理所HIRFL-CSR控制系统对数据采集平台的需求2．1兰州近代物理所HIRFL－CSR控制系统介绍在兰州近代物理所HIRFL-CSR控制系统中，科学家们采取了多种创新的系统结构和控制算法。兰州HIRFL-CSR控制系统是基于E（VersaModule-Eurocard）总线，如德国的GSIHIRFL-C

6、SR系统，中国北京的正负电子对撞机等等。VME总线诞生与20世纪80年代，使用欧洲卡（Eurocard）结构和针孔连接器，是一种非常可靠和成熟的总线，目前还在军工和电信等要求高可靠性的领域广泛应用。兰州近代物理所的科学家在设计HIFRL－CSR控制系统过程中没有沿袭前人经验。为了提高HIRFL－CSR系统的总体性能，他们经过反复论证，决定采用PXI总线做为HIRFL－CSR控制系统中高速信号获取的硬件平台。这在全世界HIRFL－CSR工程中是首次使用。2．2选用PXI总线做为高速信号数据获取平台的原因PXI（PCIeXtensionsforInstrumentation）总线是pac

7、tPCI总线在仪器测量领域的扩展，它继承了pactPCI总线稳定性并吸收了VXI总线中的仪器总线优点，非常适合数据采集应用。和VME总线相比，PXI总线具有如下优点：A:PXI总线具有触发总线和星形触发总线，可以很容易的实现多路数据获取的同步触发。如上图所示，PXI系统具有8条触发总线，在背板上从系统槽连接到其余的外设槽，为所有插在PXI背板上的仪器模块提供了一个共享的沟通管道。这个8-bit宽度的总线可以让多个仪器模块之间传送时钟信号、触发信号以及特定的传送协议。这8条触发总线可以实现非常精准的触发要求。对于要求更多触发线和更高触发精度的应用领域（触发时间误差小于1ns），PXI系

8、统还具备星形触发功能。系统的第2槽做为专门的星形触发控制器槽位，星形触发控制器与其他槽位均有专门的触发线相连，共有13条。这些触发线在背板布线的时候保证严格等长，这样可以保证槽与槽之家小于1ns的触发时间误差。PXI总线的这种特性对于离子束的检测非常有用。在HIRFL－CSR控制系统中，当一个重离子与其他粒子发生碰撞时，会撞击出其他粒子。这些粒子的轨迹和能量可以通过光电倍增管传感器进行捕获。汇集多个光电倍增管传感器的数据就可以得到重离子碰撞时的图像。在这种