合肥光源(HLS)电子储存环的束流水平轨道存在缓慢漂移现象,导致轨道水平漂移的主要原因是同步光热效应导致束流位置检测器(BPM)真空室水平移动。为抑制这种现象而研制的合肥光源BPM真空室位移监测系统,利用光栅位移传感器实时监测全环24个BPM真空室的位移,并将数据反馈至HLS控制系统,由控制系统对BPM的轨道测量值进行实时修正,从而提高了慢速轨道反馈系统有效性。

数字信号处理技术在现代束流诊断中有成熟的应用,特别是在束流位置检测器信号分析和工作点测量时有优越的性能.在合肥光源工作点测量中,采用高斯白噪声激励起束流横向振荡,再利用Libera数字束流位置处理器采集激励后的束流位置信号,并进行幅度解调得到束流横向振荡频率,再利用Matlab进行快速傅里叶分析处理,得到工作点的小数部分,从而实现工作点测量.在合肥光源上进行实验,测量得到其水平工作点是3.535 2,垂直工作点是2.629 9.

介绍了一种用于合肥光源的二分割三角型光位置检测器的设计,进行了位置信号的两种处理方法(和差比与对数比)的比较.对光位置检测器进行了测试和标定,测量结果与理论分析相当吻合.光位置检测器已成功地应用于软X射线磁性圆二色(MCD)光束线,如进行光位置稳定性测量和慢速局部反馈,给出了这些应用的结果.

合肥光源(Hefei Light Source,HLS)200 MeV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带电极束流位置测量系统(beam position monitor, 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2.856 GHz、带宽为10 MHz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PXI-5102,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0.1 mm,符合设计要求.

利用四极铁调制的方法可以改变工作点,测量工作点的改变,可以计算出四极铁位置的Beta函数值,这样测量得到的值是四极铁位置的平均Beta函数值.采用该方法在合肥光源(HLS)储存环进行了实验,四极铁电源电阻并联后,分流调制四极铁的电流,从而改变四极铁强度,对环上的30块四极铁进行Beta函数测量.以理论值为参考,对采用计算公式得到的结果进行了比较和分析,利用四极铁中心位置的理想Beta函数计算值和测量值作比较,结果表明:测量最大绝对差为2.741,平均绝对差为0.521;垂直方向的测量最大绝对差为1.711,平均绝对差为0.009,四极铁自身电流和分流电流的测量对Beta函数测量值误差的影响非常小.通过改进工作点测量系统,适当加大分流电流可以减小Beta函数测量误差.

束流位置监测器(BPM)和与其相邻的四极铁之间的电偏移对于电子储存环轨道校正十分重要.改变四极铁的强度,并通过测量轨道变化就能够计算出该四极铁的磁中心相对于相邻的BPM的电中心之间的偏差.基于NSRL储存环的BBA硬件系统和EPICS控制系统,采用Labview平台开发出了BBA测量的软件控制程序.由计算机控制四极铁的强度,连续测量后拟合得到四极铁的磁中心与相邻BPM的相对偏差,测量精度可以达到100 μm.

采用Oprea程序对合肥光源200MeV直线加速器束流位置检测器(BPM)的电磁场进行了计算,由2-D的静电场来模拟计算BPM的特性阻抗和耦合系数,采用2-D的静磁场来模拟计算其位置灵敏线性曲线.由此,进行了直线加速器束流位置检测器的优化设计,得到了4个60°电极的位置检测器.它具有非常好的线性,在位置上具有足够大的信号强度,并且较好地满足了直线加速器的几何与机械要求.