强流脉冲电子束位置测量探头标定结果不确定度分析

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1、强流脉冲电子束位置测量探头标定结果不确定度分析李勤刘云龙王毅杨兴林李洪李天涛马冰李劲中国工程物理研宄院流体物理研宄所摘要：根据探测器测量原理和标定方法、特点，分析其位置测量的不确定度主要來源于测量过程的A类不确定度、B类不确定度和最小二乘法引入的拟合不确定度，确定了各个不确定度的计算方法，得到了探测器的合成不确定度，对于应用于神龙二号直线感应加速器的电阻环和磁探测器，其合成不确定度约为0.1mm。关键词：脉冲;电子束;束流位置;测量;标定;不确定度;作者简介：李勤（1968-），女，副研宂员，主要从事电子直线感应加速器物理参数测量研宄;liqin

2、288@163.com。收稿日期：2017-04-17基金：国防科技专项研宄基金项目UncertaintyinintensepulseelectronbeampositionmonitorLiQinLiuYunlongWangYiYangXinglinLiHongLiTiantaoMaBingLiJinInstituteofFluidPhysics，CAEP;Abstract：Beampositionasakeyparameterofintenseelectronbeamlinearinductionaccelerator,iscriterion

3、ofelectronbeamtuningandexperiment.Theresistiveringmonitor(RRM)andB-dotmonitorareoftenusedtomeasurethebeamcurrentandpositionsimultaneously.Accordingtothemeasuringprinciple，thecalibrationmethodandcharactersofmonitor,typeAandtypeBstandarduncertaintiesandleastsquarefituncertainty

4、wereanalyzedastheuncertaintysourcesofbeampositionmonitorsRRMandB-dot,andtheirevaluationweredecided.ThecombinedstandarduncertaintyofDragon-!resistiveringmonitorandB-dotislessthan0.1mmbasedoncalibratingdata.Keyword：pulse;electronbeam;beamposition;measurement;calibration;uncerta

5、inty;Received：2017-04-17加速器的束流位置是一个关键参数，是束流调试和实验的判断依据。束流位置测量结果质量可以用不确定度来评价，测量不确定度是表征赋予被测量值分散性的非负参数，可以说明给出的被测量估计值的分散性，描述测量结果的不可确定程度和可信程度，可以通过评定定量得到。在强流电子直线感应加速器中，常用电阻环和磁探测器同时测量电子束束流强度和束流位置。本文根据强流脉冲束流探测器的测量和标定方法及特点，分析了不确定度来源，说明各个不确定度分量的评定方法，对电阻环和磁探测器位置标定结果的不确定度进行计算，给出了两种探测器位置测量

6、的合成不确定度。1强流脉冲电子束位置测量方法加速器中的朿流位置探测器(BPM)主要有钮扣型BPM、条带电极型BPM、三角形BPM、电阻环BPM、磁探测器BPM等。电子直线感应加速器是一台强流脉冲加速器，产生的电子束流强度为2~2.5kA、脉冲宽度(FM11M)约为70ns、脉冲数为一个或猝发多脉冲，常用电阻环和磁探测器同时测量电子束流强度和束流位置，其特点是测量信号大，无需电子学技术对信号进行各种处理，可直接进行信号记录和计算得到束流强度和位置结果。电阻环(RRM)U1通过测量镜像电流沿圆周方向均匀分布的电阻上的电压信号得到电子束强度和位置信息，

7、磁探测器(Bdot)m通过测量束流产生的磁场在小电感线圈中的感应电压得到电子束流强度和位置信息。电子束I(t)流过束流管道时，在金属管道内壁上将会产生一镜像电流-I(t)。由毕奥-萨法尔定律可知，在管壁处由电流I(t)和镜像电流-I(t)产生的磁感应强度Fig.1Schematicofcurrent,conductingpipeandprobes图1电流与金展管道的相对位置示意图下载原图式屮:r是管道半径；P=Ar/r,Ar是电流偏离管道轴心的距离;P(P，0)为束流位置函数;Bq=pq1(t)/2it;u。为真空磁导率。镜像电流-1(t)在金属

8、管道内壁上的线密度分布为式屮:A=I(t)/2no0，*的关系如图1所示。直角坐标系中，束流在横截面上的位置为将束流位置函数进行泰勒展开