hlsⅱ储存环束流位置测量系统的研制及相关研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文HLSII储存环束流位置测量系统的研制及相关研究作者姓名学科专业导师姓名完成时间马天骥核技术及应用孙葆根研究员二0一三年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforDoctor’SdegreeDevelopmentandStudiesofStorageRingBeamPositionMonitorSystematHLS¨Author’sName：TianjiMaSpeciality：NuclearTechniquesandTheirApplicationSupervisor：Pro￡Baoge

2、nSunFinishedtime：May'2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：马墨娶蔓签字日期．沙㈡S。；O中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电予版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库

3、》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签字日期：∞陕殳多。导师签名：签字日期：摘要束流位置是加速器的重要参数之一，对加速器的状态判断和性能评估具有重要意义。本论文以合肥光源重大维修改造项目(HLSII)为背景，研制了储存环束流位置测量(BPM)系统，为HLSII束流诊断提供了重要的工具。同时在HLS上开展了一系列相关测试和实验研究。本文首先简要介绍了束流位置测量原理和方法，然后对HLSIIBPM系统的电极设计、数据采集系统的研制、测试和应用这几个方面进行了详细的讨论。

4、根据改造工程要求，合肥光源储存环真空室将由原来的圆形改为近似椭圆的八边形。针对这一改进，用软件对BPM电极的机械参数进行了精细的模拟计算和优化，确定了钮扣电极相关参数；对电极的电气特性进行了仿真计算，用差比和与对数比两种方法计算得到了BPM位置灵敏度，同时还得到了电位置、电极和信号等相关参数的拟合公式；对新的BPM进行了离线测试和标定。对BPM数据采集系统的硬件LiberaBrilliance和Bergoz电子学进行了详细分析；利用LabVIEW搭建了全自动测试平台，对LiberaBrilliance的位置分辨率和流强依赖性等关键参数进行了离线测试；对IT公司提供的EPICS软件包根据合肥

5、光源实际情况进行了优化设计，在Libera中成功建立IOC，能够在线发布FPGA中处理的束流数据；在独立服务器上建立SoftIOC，通过网络获取所有LiberaBrilliance测量的信号，使用新开发的EPICS记录类型实现了对数比方法计算束流位置，并对其进行了多种信号处理和数据分析：使用EDM和CSSBOY等工具编写了完整的OPI。在HLS上开展了相关实验研究。对LiberaBrilliance在HLS上进行了长期的带束测试，对测试数据进行了分析，结果表明系统测量精度和稳定性能够满足改造工程要求。利用BPM开展的研究包括工作点测量、基于电极和信号的流强测量、束流寿命测量等，对电极增益系

6、数进行在线标定并和离线标定结果进行对比分析。同时利用高速率示波器进行了束团流强测量，取得了良好的结果，为新储存环的调试和运行提供了重要依据。最后对整个系统进行了总结，提出了该系统目前存在的问题和针对新储存环的改进方案。本课题由国家自然科学基金项目(10875117，11105141，11175173)和合肥光源重大维修改造项目支持。关键词：HLSII，束流位置，工作点，束团流强，对数比，LiberaBrilliance摘要AbstractABSTRACTThebeampositionisoneoftheimportantparametersofaccelerators，whichissig

7、nificantinmachinestatejudgmentandperformanceevaluation．AsasubprojectoftheupgradeprojectoftheHefeiLightSource(HLS)，anewbeampositionmonitor(BPM)systemhasbeendevelopedtoprovideanimportantbeamdiagnostictoolforthestor