宽带束流流强检测器的研制

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1、中国科学技术大学硕士学位论文宽带束流流强检测器的研制姓名：周伟申请学位级别：硕士专业：核技术及应用指导教师：孙葆根20080501ABSTRACTInthispaper，high—f．requencycharacteristicsofactiVe—passiVecurrenttransformeraremeasured，andweproposethatthe抒equencyrosponseofthemagnetieringisanilnportant羲糙torinaf．fee《ngits量1igh＆equencyresp

2、onse．N娃f建eriealsi!nulationisi致li魏ewi{h饿ef鼓easu羚me珏￡resul￡s+Thisco芏lelusio拄proVidesabasisforfunherenhancedtheh追hfrequencycharact耐Sticsofactive—passivecurrenttransfbrIner．KcyWOrd：Widebandbeamcurfentmo前tor，actiVe—passiVeell聃髓ttra娃sfIo蹦e毛fr。罐ue戤yre≮ponse，t丑necons￡ant

3、，droop，In·flangeIV绪论1．1研究意义第1章绪论带电粒子束流(如电子，质子，中子)一般是由加速器产生，用作高能物理的研究工具，也可以广泛用于其他科学、医学及工业上。而对于束流流强的测量是一种普遍需要。需要被监控的束流的范围很广泛。束流电流可以从毫微安到几十安培，可以是具有毫微秒，微秒或者毫秒宽度的脉冲形式，或没有周期性的时间结构(周期为天或者周)，如质子储存环中的缓慢衰减的束流。针对这样复杂的测量范围，入们设计并采用了很多不同类型的设备测试。束流流强是加速器的重要参数之一，所以束流流强检测器是加速器中非常

4、重要的束流诊断手段。束流流强检测器分为拦截式和非拦截式束流流强检测器。拦截式束流流强检测器：‘要有法拉第筒(Far硪ayCup)斟胆i。在环形加速器中，不允许检测束流漉强的：备在束流轨道上产生任何物理障碍。只有非拦截式束流流强检测器满足这个Z件。所以，我们仅对非拦截式检测器进行讨论。非拦截式束流流强检测器有束流变压器雕15j祭"、壁流检测器弼、快速束流变压器和容性感应式耀位探针E理想的束流检测器必须要有高分辨率，并能提供一个正比于束流电流的输出，它能覆盖由束流时间结构决定的整个频率范围，箍且测量必须完全独立于束流位嚣和其

5、他环境条件。束流变压器是最好的选择，但是有一些基本的确定必须克服，例如，有限的运行频率范围，缺少敏感性。用菜流变压器精确的测量柬流流强和其他相关参数，用来计算束流的寿命和从一台加速器到另外一台加速器的传输效率，对加速器系统具有非常熏要的作用。根据测量频率的不同，柬流流强检测器又分为Ac流强检测器和DC流强检测器。AC流强检测器主要用于电子盔线加速器进行束流脉冲流强的测量；DC流强检测器主要周于电子储存环进行平均募流流强的测量【5J。AC流强检测器主要有束流变压器和壁流检测器，前者主要用于长脉冲束流(“s脉宽)的测量，后者

6、用于短脉冲束流(ns脉宽)的测量。最近，随豢电子技术的发展，能够同时测量长短脉冲柬流的快速束流变压器得以实现。绪论合肥光源10MeV10kWLINAC辐照装置中要求测量10“s脉冲流强：直线加速器和光阴极微波电子枪需要测量ns脉冲流强，这就要求进行宽带束流流强检测器的研制。本论文将研制宽带束流流强检测器，提出一种改进束流变压器的低频响应的方法和实现，从而使它能同时进行10“s级和ns级脉宽的束流流强的监测。本文侧重点在于实现对长脉冲的测量，同时也对短脉冲测量进行分析。1．2常用束流流强检测器1)无源束流变压器(CT)这是

7、一种基本的束流变压器，有一个高磁导率带绕圈磁环，束流作为单圈初级线圈，磁环上绕N圈线圈取出束流信号。变压器的设计因为上升时间常数和顶降相矛盾的要求，变得困难起来。2)快速束流变压器(FCT)一个无源束流变压器能使高频段的响应最优化，却导致长脉冲有相当大的顶降。法国的Bergoz公司采用一种新型的非结晶钴合金磁芯材料，经过特殊的退火处理，在2GHz频率得到非常高的起始导磁率和非常低的损失，由此制成了快速束流变压器，它能达到ns以下的上升时间常数和O．1％／“s的顶降。3)磁反馈(Hereward)这种方法用变压器有源反馈来

8、补偿顶降，通过感应磁芯磁区域的变化，用附加的线圈进行修复。这种技术理论上还好，但是要牺牲灵敏度换取低频段的响应的改善。4)有源一无源束流变压器这是一种有效的方法，用一个放大器来补偿低频段的顶降，却不会影响基本变压器的高频段响应，不需要附加的线圈。然而当放大器离变压器有一段距离时，反馈回路中因为反馈信号的相位偏移引起稳