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1、第30卷第8期高能物理与核物理Vol.30,No.82006年8月HIGHENERGYPHYSICSANDNUCLEARPHYSICSAug.,2006合肥光源新的束团截面及发射度测量系统的研制11,211111孙葆根郑普卢平徐宏亮王筠华王季刚王宝云1(中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029)2(中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900)摘要介绍了合肥光源储存环紫外光束团截面及束流发射度测量系统.本系统采用光学探测,由光学成像和图像采集处理两大部分组成.光学成像部分利用光学成像将中心波长366.1nm紫外光1:1成像于
2、CCD探测器上.图像采集处理部分将CCD探测器采集的视频信号由电缆输出到图像采集卡进行图像采集,然后由LabVIEW程序进行数据处理获得束团截面尺寸以及束流发射度和耦合度,最后给出了实验结果.关键词紫外光束团截面尺寸发射度耦合度CCD1引言2测量原理同步辐射加速器中,束团截面及束流发射度是表当电子束团在经过二极铁时做弯转运动,在瞬时征束流性能的很重要参数.为了提高束流品质和对束运动方向产生同步辐射光,光束包络反映了发光处流不稳定性的研究,必须进行束团截面及发射度的测的电子束团特性.光束经水冷铜镜反射,紫外、可见[16]量.为此,国内外很多实验
3、室(如美国的SLAC实光和红外光被反射出来,经光学成像系统,图像处理验室、日本的KEKB、台湾SRRC以及北京高能所的系统,可以测出束团截面尺寸.选用366.1nm紫外光正负电子对撞机等)非常重视束团截面及束流发射度来进行束团截面及发射度测量.由光学成像系统引测量系统的研制,并已投入实际应用.出同步光信号成像到电荷耦合器件(CCD)上,然后合肥光源原有一套可见光束团截面及束流发射采用NI公司的PCI1409图像采集卡进行图像采集,由[7]度测量系统,在机器调试和机器研究中发挥了重要LabVIEW软件编程进行图像采集卡的初始化和数据的作用.原有
4、束流发射度测量系统安装在B3E铁的处理,计算束团截面尺寸、束流发射度及耦合度等束A出光口,由于中国科学院创新项目要在该出光口建流参数.图1给出了测量系统结构框图.立一条与真空系统共用的束流诊断光束线,所以必须要对光路进行重新设计,同时考虑以下原因:(1)原系统采用的工作波长是500nm,由光源引起的偏差较大;(2)原系统无法兼顾进行200MeV和800MeV的测量;图1测量系统结构框图(3)原系统采用的CCD探测器在工作范围为非线性,没有进行修正,产生非常大误差;因此,合肥光源进行了一套新的储存环束团截面及发射度测量系统研3光学成像系统设计[
5、8]制.新系统安装在与其对称的B3W铁的A出光口,3.1同步光半张角计算并在经过大量调研的基础上,采用同步光的紫外部分进行测量.当电子速度接近光速时,同步辐射将集中在一个2005{11{03收稿中国科学院知识创新重大项目(KY4206)和国家自然科学基金(10275062)资助792796第8期孙葆根等：合肥光源新的束团截面及发射度测量系统的研制793沿电子运动轨道的切线方向的光锥内.由于电子在弯XC-EU50摄像头有两种工作模式,一种是线性模转轨道上连续运动,观察者见到的同步辐射光呈扁平式,一种是对数模式,选用线性模式,这样避免修正的扇状.
6、在合肥光源储存环上,电子能量E=800MeV,带来的测量误差.图3给出了XC-EU50型CCD在线[9]轨道曲率半径½=2.2221m.同步辐射的临界波长为性模式下灰度值对流强的响应曲线,其中图像卡采用4¡310bit的A/D转换.对于测量系统光路中其他所有光¸c=¼½°=2:426nm;(1)3学元件均采用紫外材料.2式中°为电子的相对能量,°=E=m0c,E为总能量,2m0c为电子的静止能量(即511keV).波长为366.1nm的同步光半张角为µ¶1=31¸©(366:1nm)==3:401mrad:(2)°¸c对应于200MeV的能量
7、时,同样可得¸c=155:2nm;©(366:1nm)=3:401mrad:(3)由此可知,在储存环电子能量不同的情况下,对应于同一波长的同步光,它的光锥角是相同的.图3XC-EU50型CCD灰度值对流强的响应曲线3.2摄像头及光学元件选取3.3光学系统的设计光电工程中电荷耦合器件(CCD)技术与图像技术的有机结合,使计量技术向视觉化、智能化迅速发首先确定系统的放大率,采用SONY公司的XC-展,它广泛应用于几何测量、遥感测量、精密的尺寸EU50型CCD探测器感光靶面为7.95mm£6.45mm,测量以及光波干涉等技术领域.理想的CCD探测器
8、件被测束流截面尺寸¾x<1mm,考虑到束流轨道的变化应把最小光量到最大光量产生的信号成比例的收集,以及光斑的抖动,按照图像处理需要,感光面尺度应但在实际的电路中,许
