强激光与粒子束
2022, 34(3): 031022
强激光与粒子束
2021, 33(4): 044004
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 230026
合肥光源(HLS-II)在重大维修改造之后,其光源性能有了很大的提升。为了进一步实现连续、平稳地供光,需要对其进行恒流改造。恒流运行要求直线加速器的微波功率源有长期的稳定性与可靠性,旧的模拟低电平控制系统满足不了要求。本文基于微型电信计算平台(MTCA)设计实现了数字低电平控制系统,控制微波功率源的幅度和相位,它由以FPGA为核心的数字板卡、射频板卡、MTCA机箱以及频率合成系统组成。该数字低电平系统工作在2856 MHz的S波段,在线运行幅度稳定度达到0.04%,相位稳定度达到0.2°,满足恒流改造对直线加速器数字低电平系统0.25°相位抖动RMS值的相位精度要求。
合肥光源 直线加速器 低电平系统 FPGA MTCA HLS-II LINAC low level RF system FPGA MTCA 强激光与粒子束
2020, 32(8): 084006
C-ADS注入器Ⅱ的RFQ射频系统是该强流加速器的关键一环, 它通过两台完全一样的耦合器为一台四边形四翼型RFQ提供和传送功率。该射频系统在设计之初就考虑为10 mA连续束流而进行特殊优化, 从功率源、耦合器和功率传输系统几个方面对其进行详细介绍, 尤其是针对CW模式下的系统稳定运行以及设备可靠性等方面进行的特殊考虑和模拟方法。该系统已经在2015年通过了10 mA连续束的测试, 证实了该射频系统的设计和调试符合物理的实验需求。特别阐述了该系统中一种新的碗型陶瓷窗耦合器的设计思路和一种无环形器情况下的特殊的耦合系数调谐方法, 同时推导了双端口耦合的计算方法的具体设置过程。
射频系统 射频四极铁加速腔 耦合器 传输线 调谐方法 双端口耦合设置 RF system Radio Frequency Quadrupole (RFQ) cavity coupler transmission line tuning method two-port configuration 强激光与粒子束
2017, 29(6): 065107
介绍了中国散裂中子源/快循环质子同步加速器一期工程(CSNS-Ⅰ/RCS)拟采用的双谐波加速方案。针对该方案需要在加速周期内对8个射频腔之一进行工作模式切换的特殊要求,对设计实现的基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的数字化低电平控制系统采取了一系列优化措施,包括模式切换时段控制回路的开环、功率源两级调谐回路的错时闭环等。在射频系统样机平台开展的模拟实验表明该低电平控制系统动态性能良好,双谐波方案可行性得到了一定程度的验证。
中国散裂中子源 快循环同步加速器 双谐波加速 射频系统 低电平控制 China Spallation Neutron Source rapid cycling synchrotron dual-harmonic acceleration RF system low-level control 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2986
针对强流质子同步加速器中的束流负载效应,基于中国散裂中子源/快循环同步加速器射频系统样机,在不降低腔体Q值的前提下,以数字化低电平控制为主要技术手段,对束流负载效应进行补偿。提出完整的由多控制环路组成的束流负载效应补偿方案。该方案主要由引入自适应算法的束流前馈和高带宽低延时的射频直接反馈,以及在束流负载下对腔体谐振状态进行控制的腔体预失谐和动态调谐等组成。
强流质子同步加速器 束流负载效应补偿 中国散裂中子源 数字低电平控制系统 high-intensity proton synchrotron beam loading compensation China spallation neutron source digital low-level RF system 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2671
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
探讨了储存环束流的Robinson不稳定性问题,提出用“等效失谐角大于零”取代“失谐角大于零”作为束流稳定的基本条件。在合肥光源电子储存环200 MeV注入状态下,对束流不稳定性与高频腔失谐之间的关系进行了实验测量。结果表明:当束流稳定条件不满足时,如果高频腔大失谐,束流将全部丢失;小失谐时束流容易部分丢失;当高频腔处于负失谐状态,束流流强将限制在较低水平。
储存环 高频系统 束流负载效应 束-腔相互作用 Robinson不稳定性 失谐角 storage ring RF system beam loading effect beam-cavity interaction Robinson instability detuning angle 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2732
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 北京北广科技股份有限公司, 北京 100016
介绍了用于合肥光源800 MeV电子储存环高频系统的204 MHz, 40 kW固态发射机的研制进展。该发射机为双塔结构, 由130个330 W功放模块进行三级合成。其关键部件的样件包括10路功放和2.5 kW八合一, 20 kW八合一以及40 kW二合一功率合成器各1件的制作和测试已完成。测得各合成器输出端驻波比不超过1.05, 功放模块的增益达到26 dB, 幅相偏差小于0.1 dB和5°, 达到设计要求。
高频系统 固态发射机 径向合成器 高频功放模块 RF system solid state amplifier radial power combiner RF amplifier unit 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2417
中国科学技术大学,国家同步辐射实验室,安徽,合肥,230029
合肥光源是一台专用同步辐射光源,它在低能注入积累束流,然后同步地把束流加速到高能并在储存环中稳定运行.在加速过程中,粒子的同步辐射能量损失迅速增加,束流负载效应发生变化,需要相应地调节高频系统参数保持束流稳定.讨论了合肥光源加速过程中高频系统可能的两种高频系统调节方式以及高能情况下高频系统的最佳运行状态.
高频系统 慢加速过程 束流负载 Robinson不稳定性 RF system Ramping process Beam loading Robinson instability
1 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
2 北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088
主要介绍CRRFA-30 L波段射频加速器结构和性能,论述了热阴极射频腔注入器、束流加速系统、微波功率源和控制等结构中主要技术及其研究进展,给出了加速器输出束流参数测量与测量结果分析,达到设计应用要求.
自由电子激光 射频加速器 热阴极射频腔注入器 微波功率源 linac thermionic cathode RF-gun free electron laser RF system