强激光与粒子束
2021, 33(5): 054003
强激光与粒子束
2021, 33(4): 044003
1 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来, 飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50~150 nm, 单脉冲能量大于100 μJ, 且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲, 是我国第一台自由电子激光用户装置, 并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置, 在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目, 目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。
激光光学 自由电子激光 极紫外激光 能源基础研究
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
在干涉仪图像数据处理过程中, 目前采用的多行平均图像处理算法会引入较大随机误差, 且当CCD相机与狭缝之间存在小转角时, 会引入较大系统误差。本文主要探究利用主成分分析(PCA)算法处理空间干涉仪图像的可行性与优势。利用MATLAB模拟空间干涉仪图像, 并加入随机噪声和图像旋转, 利用PCA方法和多行平均算法处理数据, 比较两种算法的得到的结果误差大小。并设计CCD相机小转角实验和干涉图像弱信号实验, 评估PCA算法在数据处理过程中纠正CCD相机小转角和重建弱信号图像中的效果。理论和实验均证明, PCA算法较目前多行平均算法, 能更有效地降低噪声, 分析弱信号图像及纠正CCD相机小转角, 消除其带来的系统误差。
主成分分析 空间干涉仪 图像处理 上海光源 principal component analysis interferometer image processing SSRF 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125103
中国科学院 上海应用物理研究所， 上海 201800
上海光源储存环运行在恒流注入(top-up)模式下每10 min注入一次，注入引起的β振荡为测量工作点提供了有利条件。通过数字束流位置处理器采集储存环注入时的逐圈数据，对数据进行快速傅里叶变换计算获得工作点，以此搭建了刷新间隔为10 min的工作点在线监测系统。2014年上半年的运行结果表明，该系统能够有效检测工作点变化并评估加速器工作点可达到的最优性能。利用该系统能够及时发现加速器运行异常，并结合各设备运行状态可有效定位异常原因。
工作点 在线监测 恒流注入 数字束流位置处理器 tune real-time monitor top-up digital bean position processor 强激光与粒子束
2015, 27(4): 045105
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
上海光源储存环束流轨道联锁系统是加速器机器联锁保护系统(MPS)的重要组成部分,针对日常供光和机器研究的需求,需要对束流位置测量系统前各Libera电子学输出的联锁信号进行标记,以区分联锁信号的先后顺序和误报的联锁信号,同时触发所有Libera电子学前锁存逐圈(TBT)数据。新的联锁系统将所有联锁信号通过光纤传输汇总至FPGA数据采集板卡进行甄别,并将该系统集成储存环EPICS控制系统中。实验室测试显示该系统能够能够分辨数十ns范围内模拟的联锁信号,同时输出特定的触发信号至对应的Libera电子学,表明该系统达到设计要求。
上海光源 束流测量 轨道联锁 SSRF beam diagnostics system beam orbit interlock FPGA FPGA 强激光与粒子束
2014, 26(12): 125102
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
在加速器束流诊断中，为了对获取到的逐束团位置数据降噪处理，以获得测量精度更高的数据用于进一步研究，上海光源束测组在束流注入阶段位置数据分析中引入并扩展了模式独立分析方法。将此方法中的数据处理对象由多个束流位置探头获取到的逐圈位置数据矩阵更改为单探头逐束团多圈位置矩阵，通过对矩阵进行奇异值分解提取其主要运动模式。此方法有效地将随机噪声与具有物理意义的真实信号分离开来，提取出加速器物理学家真正关注的束流运动模式，便于后续的束流不稳定性分析。
模式独立分析方法 逐束团 束流不稳定性 模式提取 束流诊断 model independent analysis method bunch-by-bunch beam instability mode extraction beam diagnostics 强激光与粒子束
2014, 26(3): 035103
中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
粒子加速器由于受地基振动、环境温度、热效应等因素的影响，导致束流位置探头(BPM)所在真空盒的机械中心相对四极铁磁中心的漂移较大，因此很难提高束流轨道的绝对测量精度。探索利用电容式探头实时检测该漂移量的方法。首先分析了电容式探头的测量原理，并设计了轨道振动同步诊断方案，然后设计了专用探头，并利用数据采集设备对探头的线性度、精度和频率响应进行实验室测试。结果显示电容式探头能检测到2 μm的相对位移，且可有效检测300 Hz以下的振动频率，可用于束流轨道与相关环境参数的同步诊断。
束流轨道 绝对测量 电容探头 同步诊断 beam orbit absolute measurement capacitor sensor synchronous measurement 强激光与粒子束
2014, 26(1): 015103
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
在已有束流位置信号下变频算法的设计与实现的基础上，优化了算法时序，设计实现了数字自动增益控制、慢应用信号处理等模块功能，能获得逐圈、快应用及闭轨数据。上海光源储存环上的束流测试结果显示，处理器可正确获取包含束流真实运动的多速率位置数据。在174 mA储存环流强、500个束团的填充模式时，逐圈位置数据分辨力达到0.84 μm，快应用位置数据分辨力达到0.44 μm，闭轨位置数据分辨力达到0.23 μm，性能满足设计要求。
数字束流位置测量 束流位置信号处理 逐圈 快应用 闭轨 digital beam position monitor beam position signal processing turn-by-turn fast application close orbit
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院 研究生院, 北京 100049
通过理论分析研究了电磁耦合型束流位置探测器(BPM)用于束流寿命测量的可行性, 并在上海光源储存环上进行了束流实验, 对其性能进行了评估。实验结果表明, 与目前常用的直流流强变压器(DCCT)系统相比, BPM给出的束流寿命具有更高的带宽和分辨力, 有利于进行不同时间尺度的束流寿命评估, 而且可以通过多个平均的方式来进一步提高测量精度。
束流位置监测器 束流寿命 多参数束流诊断 上海光源 beam position monitor beam lifetime measurement multi-parameter diagnostics Shanghai Synchrotron Radiation Facility
