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《用于合肥光源200 MeV直线加速器束流位置测量的信号处理系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷第9期强激光与粒子束Vol.17,No.92005年9月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSSep.,2005文章编号:100124322(2005)0921434203用于合肥光源200MeV直线加速器3束流位置测量的信号处理系统李吉浩,孙葆根,何多慧,卢平,王筠华,曹涌,郑普(中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029)摘要:合肥光源(HefeiLightSource,HLS)200MeV直线加速器的束流横向位置是一个重要的运行参数,直接决定注入的效率,为此新开发了一种非拦截型、高精度、易于将测量结果数字化的条
2、带电极束流位置测量系统(beampositionmonitor,BPM),该系统由条带电极和信号处理系统组成。信号处理系统选用对数比的信号处理方法,由带通滤波器(BPF)、对数检波模块、信号放大器、模数转换模块和上位机组成。带通滤波器选用中心频率为2.856GHz、带宽为10MHz的腔体滤波器,对数检波模块采用对数放大器AD8313芯片,模数转换模块采用NI公司的PXI25102,上位机的数据采集程序采用Labview编写。本系统有效地采用了虚拟仪器(VI)的技术,具有模块化、开放性、易于交互、可扩展的特点,测试结果表明,其分辨率达到0.1mm,符合设计要求。
3、关键词:束流位置探测器;条带电极;信号采集;信号处理系统;直线加速器中图分类号:TL506文献标识码:A合肥光源200MeV直线加速器建成于1989年,原先用于束流横向位置测量的荧光靶,是一种束流拦截型的检测器,精度不高,而且难以将测量结果数字化后用于进一步的控制和处理。针对上述情况,需要开发一种非拦截型,精度高,易于将测量结果数字化处理的束流位置测量系统。在设计直线加速器束流位置测量系统时,考虑到以下相关因素:直线加速器束团的瞬过性(50Hz);束团的宏脉冲结构(1μs);束团的微脉冲结构(350ps);直线加速器的流强范围(50～200mA);束流位置测量
4、分辨率小于0.1mm;逐脉冲(pulsebypulse)的数据采样(大于50Hz);设计、加工简便。因此,决定采用条带电极束流位置测量系统,此测量系统由条带电极和信号处理系统组成。1条带电极概述采用Mafia和CSTMicrowave进行条带电极结构的设计和仿真工作,得到的条带电极结构如图1所示,它的真空室孔径为<50mm,与合肥光源直线加速器的真空室相匹配,4个条带电极以中心轴呈[1]90°对称分布,张角为60°,内半径为19mm。这种结构一方面达到了50Ω特性阻抗匹配的要求,另一方面使条带电极的Fig.1StriplineBPMstructure灵敏度和耦
5、合度的综合性能达到最佳。电图1条带位置检测器的示意图极厚度为1.5mm,保证了其安装的牢固[2]性,电极长度为183mm,接近合肥光源直线加速器微波高频(RF)频率2.856GHz的7/4波长。电子束团通过BPM时的感应信号由条带电极前端的feedthrough馈出,条带电极后端焊接至真空壁上,从而加强了电极的牢固性。由于电极感应信号为2.856GHz的高频信号,feedthrough采用SMA接头。2信号处理系统[3]加速器束流位置测量系统常用的信号处理方法有差比和、对数比、幅相转换、幅时转换等方法。综合考3收稿日期:2005201224;修订日期:2005
6、205225基金项目:高水平大学建设重点科研项目资助课题(KY2901);国家863计划项目资助课题作者简介:李吉浩(1979—),男,博士研究生,主要从事束流测量理论和系统方面的研究;合肥6022信箱;E2mail:jhli@mail.ustc.edu.cn。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第9期李吉浩等:用于合肥光源200MeV直线加速器束流位置测量的信号处理系统1435虑合肥光源直线加速器的束流运行参数以及条带探头结构的特点,选用了对数比的信号处理方法。对数比信
7、号处理方法的特点有:动态范围大,可以满足合肥光源直线加速器50～200mA的流强范围;输入带宽大,可以满足合肥光源直线加速器2.856GHz的微波高频频率;系统设计相对简单。合肥光源直线加速器束流位置测量的信号处理系统由带通滤波器(BPF)、对数检波模块、信号放大器、模数转换模块和上位机组成,如图2所示。为保证信号处理系统的实时性,我们采用4路并行处理的方法,由条带探头感应的高频信号通过带通滤波器后,得到感兴趣的RF频率成分(2.856GHz),经过对数检波模块后得到高频信号中RF频率处的能量信息,放大后经过模数转换模块数字化后传输到上位机,进行束流位置参数的
8、计算。Fig.2Signalproce
