合肥光源储存环高频系统升级和相关物理研究

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1、?0料苓省术大雀博士学位论文论文题目合肥光源骑存环高颜杀统升级和相关物理研尧林老輪作者姓名核技术及启用学科专业檢老亮教授者责奈高工导师姓名二〇一五年五刀完成时间博士学位论文合肥光源储存环高频系统升级和相关物理研宄作者姓名：林宏翔学科专业：核技术及应用导师姓名：徐宏亮研究员黄贵荣高级工程师完成时间：二〇一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforDoctor'sdegree?and,Author'sName:HongxiangLinSpeciality:NuclearTechnologyand

2、ApplicationsSupervisor:Prof.HongliangXuSeniorEngineerGuirongHuangFinishedtime:May,2015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宄工作所取得的成果。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旳贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名签字日期：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元论文的部分使用权，即：学校

3、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子版，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》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。本人提交的电子文文件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。￥公开口保密（年）‘作者签名导师签名签字日期：“签字日期：摘要摘要年至年合肥光源进行了重大维修改造，光源品质和稳定性获得了提高。束流自然发射度降低到流强大于，满足了同步辐射应用面向未来科学发展的需求。储存环高频系统相应进行了全面升级。其中全固态发射机取代了真空四极管发射机，模拟低电平

4、系统升级为数字低电平系统，高频系统附属的测量和控制系统也进行了软硬件的升级改进。本论文课题承担了合肥光源高频系统总体升级方案的调研和设计、核心部件的研制、离线测试、系统安装、在线测试以及高频系统带束流运行调试等任务。课题工作主要包括以下几个方面：通过调研世界上各大光源的高频系统及其核心设备如功率源和低电平控制系统的最新技术发展趋势，制定了合肥光源高频系统升级改造方案，以及固态发射机和数字低电平系统研制的技术路线。在固态发射机研制中，依据本次改造工程对高频功率的要求，并兼顾将来可能的升级，同时最大限度的提高功放模块的工作效率，设计了两种工作模式，分别采用个和个功放模块

5、，通过和的合成方式完成功率合成。构建了固态发射机高功率测试平台，测量了功放模块和合成器的特性。功放模块的增益为士，调整后的插入相移偏差小于±°合成器的驻波比小于进行了两种工作模式下固态发射机的高功率测试，输出功率分别达到和。通过长时间高功率考验，验证了固态发射机的稳定性。测量了部分功放模块失效对固态发射机输出功率的影响，测量值接近理论计算值，证明了合成器和分配器的制作和装配取得了成功。研宄了环形器损坏对固态发射机输出功率的影响。发现在某些特殊情况下，环形器的损坏有可能导致发射机输出功率的大幅下降，并通过相关实验予以证实。构建了数字低电平离线测试平台，完成数字低电平系

6、统技术参数的离线测量。数字的低电平系统最大增益为经过长时间测试，其幅度和相位控制稳定度分别小于±和土°，满足设计要求。完成了高频附属测量和控制设备的升级及其控制程序的编制。采用数据采集系统完成对固态发射机功放模块的温度，电源模块的电流、电压，以及水冷板流量等参量的监测。在环境下编写了高频系统控制程序，将信号源、数字低电平系统、快速连锁保护模块，数据采集器、功率计的监测和控制集成到一起，并实现与系统的数据通讯和远程操作。完成了高频系统的安装调试以及带束流运行。固态发射机采用合成方式，输出功率为。研宄并测量了低电平环路参数与束流稳定性的关系。通过对数字低电平系统参数摘要

7、的优化调整，高流强下高频场幅相稳定度分别达到了±和土°，并实现了最高流强的带束流稳定运行。对储存环高频噪声与束流的相互作用机制进行了研宄。高频系统所存在的噪声会激励束流纵向振荡，降低束流的品质。对高频噪声的影响的研宄历来为世界上各加速器实验室所重视，现己发展了一些较为有效的分析方法，如模型和迭代方程等。束流受扰后的纵向振荡会改变它在高频腔中的建场，这种变化反过来又会影响束流运动，两者的关联较为复杂。现有的分析方法对此进行了一些近似处理，在低流强小扰动的情况下非常有效，但对于高流强大扰动的情况则会产生较大误差。本课题在原有理论的基础上，对此进行改进，依据谐振腔的瞬