1 河南工业大学 电气工程学院, 郑州 450001
2 中国科学院 软件研究所, 北京 100190
3 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
为了实现重离子治疗肿瘤点扫描，对扫描磁铁进行相应的控制。治疗计划进行剂量与肿瘤适形数据的生成，并传输至点扫描控制器与剂量控制器。同时也向点扫描控制器中存入事例数据，以纳入整个加速器控制时序，等待同步时间事例系统的事例触发。点扫描控制器根据剂量控制器的脉冲控制换点治疗操作以及进行换点治疗的扫描磁铁插值算法平滑处理。剂量控制器对气体电离室前端电子学已经刻度的剂量脉冲进行计数。当达到治疗剂量时，控制法拉第筒来阻挡束流，实现点扫描安全治疗。实验证明在现有的电源与磁铁等设备条件以及束流品质下，点扫描控制系统能实现2 mm点间距扫描。
点扫描控制系统 点扫描控制器 剂量控制器 重离子治疗 spot scanning control system spot scanning controller dose controller heavy ion therapy 强激光与粒子束
2014, 26(1): 015105
1 河南工业大学 电气工程学院, 郑州 450001
2 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
兰州重离子加速器冷却存储环为了进行深层重离子治疗肿瘤的实验，需要长时间、均匀地慢引出束流至高能束运线，以满足深层重离子治疗肿瘤的束流要求。慢引出控制系统采用加速器控制系统的同步时间信号来进行同步控制以实现整个过程控制；当加速器控制系统的同步事例的同步触发信号进行触发控制以及数据切换(频率值、tune值、电压幅值)，波形发生器通过这三个数据信息产生相应的波形及进行放大器放大并控制静电偏转板以实现束流RF-KO方式慢引出。慢引出控制系统的同步事例接收器主要由FPGA与光纤接口组成，实现同步事例的高速稳定传输与强抗干扰性。深层重离子治疗肿瘤的正常运行以及冷却存储环已实现104 s超长周期的慢引出实验表明，慢引出控制系统能实现实验束流需求的慢引出。
慢引出控制系统 虚拟加速器 加速器控制系统 同步事例 slow extraction control system virtual accelerator accelerator control system synchronous event 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2667
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
针对重离子加速器部分电源的控制要求, 进行了分析研究, 提出并实现了一种实时、高效、多功能的控制系统。该系统基于数字信号处理器(DSP)和两片现场可编程门阵列(FPGA)芯片相结合的核心处理构架, 在系统后端利用PXI总线接口配合FPGA来与工控机箱中的系统控制器和其他控制组件进行大批量数据交互; 系统前端利用直接数字频率合成器、模数转换器和数模转换器等器件结合DSP和FPGA中的控制算法及相应控制机制来实现对不同电源控制参数的处理和功率的输出; 平台中两组光纤模块也与FPGA相配合实现对同步触发事例等实时数据的收发和调试。
重离子加速器 数字信号处理 现场可编程门阵列 电源控制 heavy ion accelerator digital signal processing field programmable gate array power supply control
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
介绍了国家大科学工程项目——兰州重离子加速器冷却储存环实验环团簇内靶装置的控制系统。该系统基于VAC800，VAC600和TC硬件平台，集成了温度测量与控制、真空与阀门监控及分子泵监控等功能,能够实时实现对温度、真空度的远程监控，满足了内靶实验的需求。在该控制系统的支持下，成功地完成了Xe54+离子与氮气靶碰撞实验。该系统离线运行6个多月，运行稳定可靠。
内靶 分子泵 真空 控制系统 CSRe CSRe internal target system molecular pump vacuum control system 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2747
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
分析了核物理实验的特点及其对模数转换器(ADC)的要求, 比较了3种ADC芯片的主要技术指标, 选取了具有逐次逼近寄存器型架构和16位分辨力的ADS8472作为采集芯片, 其微分非线性和积分非线性分别是±0.50 LSB(最低有效位,least significant bit)和±0.65 LSB。根据该芯片在实际电路中的应用, 介绍了多道脉冲幅度采集分析系统架构, 并对其工作原理进行了说明。利用线性电源芯片给出了合理的供电方案, 经过长时间(72 h)满负荷运行考验, 各扇出电压波动均小于1 mV。
核物理实验 ADC选型 多道脉冲幅度采集分析系统 线性电源芯片 nuclear physics experiments analog-digital converter selection multi-channel pulse amplitude acquisition and anal linear power chip
1 中国科学院 近代物理研究所， 兰州 730000
2 中国科学院 研究生院， 北京 100049
介绍了兰州重离子加速器冷却储存环上采用高级RISC微处理器(ARM)+现场可编程门阵列(FPGA)+DA/AD技术、状态空间方程方法实现对磁铁电源系统数字调节器的设计，它可以实现5阶及以下各阶的调节控制。运用ARM作为调节控制系统的核心处理器，完成系统的多线程任务处理。电源的精度调节通过FPGA和DA/AD相结合的技术来实现，通过千兆光纤接口实现外接数字信号处理器输入信号的直接传输。同时通过光电隔离器对叠加在输入/输出32 bit数字状态量的干扰脉冲进行抑制。经现场测试该调节器达到了加速器电源系统1×10-4量级的精度要求，并减少了电源系统的故障恢复时间。
磁铁电源 数字调节器 束流控制 冷却储存环 magnet power supply digital adjustor beam control HIRFL-CSR
1 中国科学院 近代物理研究所， 兰州 730000
2 中国科学院 研究生院， 北京 100049
设计了一种应用于兰州重离子加速器注入器的电源控制器，该控制器基于微处理器ATmega128，结合MAX7000系列的复杂可编程器件和RTL8019AS网关芯片来实现对电源系统的控制，并通过RS-232总线实现与上位机的串口通信。应用结果表明,该控制器具有良好的通用性、灵活性、可远程控制及性能稳定等特点，实现了注入器磁铁电源10-4量级的幅度稳定性，使注入器引出的束流强度、束流品质、束流稳定性和供束效率等得到很大的提高。
NUT/OS操作系统 束流 微控制器 复杂可编程器件 数模转换器 电源控制 NUT/OS operating system beam microcontroller complex programmable logic device digital-to-analog converter power control
1 中国科学院 近代物理研究所,兰州 730000
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
介绍了兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)为重离子治癌而改造的控制系统中的数据交互系统,数据交互系统是CSR虚拟加速器的核心。该系统能实现对256个能量级的束流控制,为以后深层重离子治癌做好准备。系统主要采用Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制及束流在不同能量级间的切换控制。该系统已经运行于冷却存储环主环(CSRm)的束流慢引出调试中,性能稳定,能满足物理人员的要求。
冷却存储环 束流 组件对象模型 数据库 虚拟加速器 cooler storage ring beam component object model database virtual accelerator 强激光与粒子束
2009, 21(12): 1889
1 中国科学院 近代物理研究所,兰州 730000
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
讨论并参考了冷却储存环目前使用的专用微控制器的特点和其对微控制器的需求,采用可编程技术和Nios-Ⅱ处理器,在altera-cycloneII2c35f484芯片内实现可重构微控制器。该微控制器硬件资源消耗少,最大工作频率可达185 MHz,可代替目前在监控系统中大量使用的专用微控制器芯片,减小硬件设计复杂度、节约成本。
加速器 冷却储存环 微控制器 嵌入式处理器 可编程技术 synchrotron FPGA coolling strage ring
1 中国科学院,近代物理研究所,兰州,730000
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
介绍了兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环CSRe以及次级束线RIBLLⅡ中束流控制系统的设计.该系统主要采用了Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制.该系统已经运行于现场的束流调试中,并在RIBLLⅡ的束流调试中运行正常、性能稳定.
冷却存储环 束流 Oracle数据库 COM DSP
