中国科学技术大学 国家同步辐射实验室，合肥 230029
单谐振腔束团长度监测器利用谐振腔内的两个本征模式测量ps量级的电子束团长度，它的关键是如何将两个不同频率的模式互不干扰地耦合提取出来。为解决这个问题，基于低通和带通滤波器的理论，提出了同轴滤波耦合结构和膜片加载波导滤波结构，借助CST微波工作室对滤波器进行建模并仿真得到其S参数。为测试耦合器的应用效果，设计了一套带有该耦合结构的单谐振腔束团长度监测器探头，根据国家同步辐射实验室基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置FELiChEM的束流特点，在CST内对所设计的探头进行束流模拟仿真。仿真结果表明，该耦合器可以实现对特定模式的耦合，并有效降低其它模式的干扰，采用同轴滤波耦合结构和膜片加载波导滤波结构的谐振腔监测器可以实现对FELiChEM装置束团长度的高精度测量，测量误差小于2 %。
谐振腔 束团长度 滤波器 CST 束流 自由电子激光 resonant cavity bunch length filters CST beam free electron laser 强激光与粒子束
2022, 34(4): 044002
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
提出了一种利用单个谐振腔测量直线加速器束团长度的新方法。不同于传统的双谐振腔束团长度监测器，该方法仅需要使用单个谐振腔，省去了用于辅助测量的参考腔，从而简化了装置结构，节省了空间。针对国家同步辐射实验室基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置进行了监测器的物理设计。通过设定同轴探针的插入位置，解决了双模信号互相干扰的问题，利用微扰金属改变调节工作频率，克服了双模难以同时谐振的困难。利用CST软件进行建模和仿真。仿真结果表明，该监测器可实现2～5 ps束团长度的诊断，测量误差小于5%。
谐振腔 束团长度 束团长度监测器 直线加速器 TM310模式 TM130模式 cavity bunch length bunch length monitor linac TM310 mode TM130 mode 强激光与粒子束
2017, 29(11): 115101
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
提出了一种基于高次模式的谐振腔束团长度测量技术, 新方法的谐振腔工作于高次本征模式TM0n0。这样的谐振腔拥有更大的腔体半径, 从而移除了谐振腔半径必须大于束流管道半径这一原则带来的工作频率限制。为国家同步辐射实验室未来的正电子源设计了一台双腔束团长度监测器, 讨论了谐振腔工作频率的选择并推导了束团长度的计算公式, 监测器的谐振腔工作于TM020模式, 其半径远大于使用TM010模式的传统方法, 在CST软件中模拟的结果显示其束团长度测量精度好于7%。
束团长度 TM020模 监测器 谐振腔 bunch length TM020 mode monitor cavity 强激光与粒子束
2016, 28(9): 095104
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
分析了驱动电子束团的频域特性，研究了基于该特性进行长度测量的理论基础；使用三维模拟软件对束流位置探测器(BPM)进行建模，用模拟的方法对传输阻抗进行了数值计算；对不同长度的束团进行了测量和计算，并且分析了束团位置在真空管道中偏移对束团长度测量的影响。由测量结果可见，电子束团长度在10~100 ps(3~30 mm)时，测量误差均小于2%，满足中国工程物理研究院高平均功率自由电子激光太赫兹实验测量的使用要求。
束团长度 束流位置探测器 频谱 传输阻抗 bunch length beam position monitor spectrum transfer impedance
针对中国散裂中子源快同步环上束团纵向长度和束流强度的测量工作以及“973”束流损失控制实验课题中束团时间结构的测量工作，研制了用于上述两台质子加速器的壁电流探头。介绍了使探头达到足够的带宽所做的改进工作。用高频电磁场仿真软件对探头的性能进行了模拟，验证了适用于壁电流探头的一些理论模型和加入屏蔽腔对探头高频响应曲线产生的影响以及做出相应的改进后所带来的效果。对实物探头的性能进行了测量实验，发现测量系统自身的不匹配对实验结果产生了影响，改进匹配后得到探头的幅频响应曲线在300 kHz~2 GHz的频率范围内基本保持一致。时域上对500 ns脉冲矩形波的测量结果也显示出探头良好的低频响应。
壁电流探头 束团长度 仿真 幅频响应 wall current monitor bunch longitudinal length simulation amplitude frequency response
中国科学技术大学 核科学技术学院 国家同步辐射实验室,合肥 230029
根据同步光与储存环中的束流信号具有相同的时间结构的原理,测量同步光脉冲的半高全宽值可以计算出束团的长度。根据合肥光源的特点和实际需要,选择快速光电接收器搭配高速高带宽示波器作为在线测量束团长度和纵向分布等的主要手段。对单束团模式下束团长度随流强和高频腔腔压的变化趋势进行了测量。测量结果表明:束团长度与腔压的0.3次方成反比,比理论值0.5小;而束团长度随流强的增长率为2.0 ps/mA。通过测量纵向量子寿命进行了能散随流强变化的间接测量,结果表明,束团的拉伸是能散变化和势阱效应共同作用的结果。
单束团 光电法 束团长度 束团纵向分布 能散 single bunch photoelectric method bunch length bunch longitudinal distribution energy spread 强激光与粒子束
2009, 21(10): 1593
介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等.分析表明:测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的[001]方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比.1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比.为实际测量应用提供参考.
电光采样 强流相对论电子束 束团长度 库仑场 琼斯矩阵
1 中国科学院高能物理研究所,北京,100049
2 中国科学院研究生院,北京,100049
阐述了利用倍频腔束团长度监测器测量北京正负电子对撞机二期工程电子直线加速器束团长度的原理,通过两个月的测试和数据采集,测得的束团长度集中在1.4～2.0mm之间,与理论值1.5mm基本相符.根据不同时刻的记录,基频腔峰值电压与束流流强探测器BCT3所测流强值近似成正比关系;当大幅改变预聚束器和聚束器参数而束流流强不变时,反映聚束质量的五倍频腔信号也随之大幅改变,而反映流强信号的基频腔信号则变化不大,这些试验结果与理论分析完全一致.
倍频腔 束团长度监测器 电子直线加速器 束团长度 Harmonic Bunch length monitor Linac Bunch length 强激光与粒子束
2005, 17(12): 1901
