合肥光源光电法束团长度测量系统研制和应用研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文合肥光源光电法束团长度测量系统研制和应用研究姓名：王宝云申请学位级别：博士专业：核技术及应用指导教师：孙葆根20090501摘要束流的纵向不稳定性是制约流强提高和储存坏稳定运行的重要因素。而束团长度和纵向分布是反映束流纵向不稳定性发生的阈值和不稳定的强度的最主要指标。通过测量束团长度和纵向分布随流强等参数的变化，不仅能够对纵向不稳定性进行检测，同时能够分析环的整体阻抗特性。另外，束团长度作为重要的纵向参数，环的很多物理量都依赖于该量。为此，作者研制了能够在线测量束团长度和纵向分布的

2、测量系统。同步光与储存环中的束流信号具有相同的时间结构，据此，时域测量该同步光脉冲的时问结构或者频域测量脉冲的频率成分计算都可以得到束团的长度。根据该原理研制光电测量系统来检测束团长度和纵向分布。测量系统的性能对最后的测量结果的精度和可信度具有至关重要的影响。为了能够达到高精度、高灵活性、高性价比、逐束团测量和在线测量的设计目标，本文调研并实践了多种系统实现方案，其中时钟是整个系统的核心。由于合肥光源的束团长度约为300ps(多束团模式)，时钟的抖动值越大，测量结果的误差越大。本文通过设计合适的电路，成功地将

3、时钟的抖动值控制在5ps以下，该抖动值对束团长度的测量和束团纵向分布的测量的影响可以忽略。另外，本文设计了单束团选取电路，能够在多束团运行模式下，实现逐束团的测量。谐波法测量是实现在线测量的有效途径。本文设计了谐波法测量电路，通过研制关键的频率合成电路，能够产生与束流信号精确同步的，在0．05~2．4GHz范围内的任意频率的信号，能够以最大的灵活性将束流的高频成分下变频。束团伸长的原因同样是本文研究的重点之一。通过测量单束团模式下，束团长度随流强和纵向分布随流强的变化，得出势阱效应对束团长度的影响的大小，同时

4、分析了环的阻抗模型，得到了环的宽带阻抗。测量了能散随流强的变化，发现纵向微波不稳定性在单束团模式下10mA以下没有发生。测量了多束团模式下的束团长度随流强的变化，结合课题组的研究成果，简单分析了多束团下，柬团长度受到纵向微波不稳定性和高次模的影响的程度。关键词：束团长度束团纵向分布势阱效应纵向微波不稳定性锁相环频率综合时钟分频AbstractLongimdinalbe锄i11S讪ili够constra．mtsofthehi曲be锄c姗ent趴dlmpactmeStableoperationofmestorag

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7、ofagering．Thercfore，theb眦chlengthmeaSurememcanbedonebymeaSunngtheopncalpulseintiIne．domainorin丘equency—domain．Thebunchlen舒handlongitudlnaIdistributionmeaSurementsystemisdevelopedaccordingt0t11is．PerformanceofmemeaSurementsystemtakescriticalimpactonmemeaSur哪

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