在直线感应加速器控制系统中, 可编程逻辑控制器(PLC)作为前端控制器被广泛应用于人身安全保护系统中, 实现PLC于实验物理及工业控制系统(EPICS)中的输入输出控制(IOC)集成成为系统架构中必须解决的问题。为此, 介绍了一种新型的基于S7 nodave设备驱动和异步通讯模块Asyn的IOC与PLC通信方法。该方法可实现IOC对S7 PLC过程映像区及内存变量的透明访问, 而不需要制定通讯协议。分析了基于S7nodave和Asyn模块与S7 PLC的通信机制, 并给出了应用实例。

针对直线感应加速器控制系统大多数前端设备为带通讯接口的慢速设备的实际情况，采用异步通讯模块Asyn和基于字节的模块StreamDevice相结合的方法实现该类设备在实验物理与工业控制系统(EPICS)架构下的分布式控制。系统中使用的国产或自行研制的设备的命令格式不是SCPI格式，而控制系统常需要在一个I/O命令中写入多个参数(PV)，而StreamDevice协议中，多个PV设置无法在一个协议函数中实现。采用EPICS实时数据库的Calcout记录作为多参数输入容器，将多个PV组成一个结构化数组，从而实现多个PV变量的同时设置。同样，针对多参数同时读取的情形，使用waveform记录在一次读入操作中能获取多个PV变量的值。

切伦科夫辐射是一种方向性极好的辐射, 其辐射能量发射方向严格地与带电粒子的运动方向相关, 辐射光携带了带电粒子的方向信息, 利用这种特性可以进行电子束发散角及其分布的测量。在基于切伦科夫辐射原理的基础上, 考虑电子与物质作用时的多重库仑散射、电离等效应, 进行了电子束发散角测量的蒙特卡罗数值模拟程序的建模工作, 并完成了理想电子束及具有发散角分布的电子束的测量技术模拟工作。大量模拟结果显示, 这种测量方法是可行的, 具有对电子束发散角分布进行直接测量的能力, 并且其测量系统结构简单。

在“神龙二号”直线感应加速器的调试中,虽然电容探头和电阻分压器测到的空载加速腔电压波形基本一致,但是带束流负载时两者的波形有明显差异,针对此实验现象开展了研究。仔细模拟了束流波形和电压波形相对时间差异引起的波形差异,得到束流提前、同步和滞后条件下的腔压波形,确认相对时间差是导致波形差异的一个重要原因。建立了加速腔的分布参数电路模型,模拟结果表明束流负载效应到达两种探头的时间不同,这会导致腔压波形的不同; 由于电容探头距离加速间隙更近,所以电容探头测到的波形更接近束流实际得到的加速波形。后续的调试实验获得了没有加速电压时束流产生的负载效应波形,证明束流负载到达两个探头的时刻确实不同,对加速器出口束流能谱的测量结果也表明束流的能谱分布和电容探头波形的叠加结果基本符合,上述结果表明该研究所用的模拟和分析方法是有效的,可以用于加速器的调试和性能优化。

神龙二号加速器是一台以MHz猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器。该加速器输出的三脉冲电子束, 相邻两脉冲间最小时间间隔300 ns, 而且可调, 每个脉冲电子束的电子能量18~20 MeV、束流强度大于等于2 kA。当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时, 可产生三个强X光脉冲, X光斑点尺寸小于等于2 mm(FWHM), 距靶1 m处照射量大于等于7.74×10-2 C/kg (300 R)。该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等。