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特种电源设计及仿真技术
HEPS增强器凸轨磁铁脉冲电源的设计与实现
王冠文
1
陈锦晖
1,2
霍丽华
1
刘鹏
1
[ ... ]
翟心哲
1,2
作者单位
摘要
1
中国科学院 高能物理研究所 加速器中心,北京 100049
2
中国科学院大学 核科学与技术学院,北京 100049
高能同步辐射光源(HEPS)是国内首台第四代同步辐射光源,包括一个储存环、一个增强器以及一个直线加速器。作为典型的低发射度储存环(LER),其动力学孔径远小于物理孔径,对此选择了一种新颖的在轴置换注入方案。其中,增强器负责实现束流从500 MeV到6 GeV的升能。为了降低增强器引出冲击磁铁的冲击强度,在引出环节之前使用4台凸轨磁铁来辅助冲击磁铁完成这一动作。凸轨磁铁磁场波形要求底宽小于1 ms的半正弦波。根据仿真以及测试结果,采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联快恢复二极管的经典LC谐振电路拓扑。此外,设计了能量回收支路,来降低电容在充电过程中功率损耗以及对输出脉冲电流波形的影响。目前,已完成脉冲电源样机的研制与测试,各项结果表明,该脉冲电源能够满足高能光源增强器高能引出系统的各项要求。
高能同步辐射光源
注入引出
脉冲电源
LC谐振
能量回收
HEPS
injection and extraction
pulser
LC resonance
energy recovery
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025014
粒子束及加速器技术
环形正负电子对撞机注入引出分布参数型冲击磁铁设计
吴官健
1,2
王磊
1,2
王冠文
2
史晓蕾
2
[ ... ]
陈锦晖
1,2,*
作者单位
摘要
1
中国科学院大学 核科学与技术学院,北京 100049
2
中国科学院 高能物理研究所 加速器中心,北京 100049
环形正负电子对撞机(CEPC)是一台周长100 km,最高能量为120 GeV的双环对撞机。为了满足不同能量粒子从增强器注入到对撞环,针对W和Z能量模式设计了对撞环离轴注入系统,用于实现束流的累积。为了提高注入效率,兼容不同注入能量,不同束流填充模式,同时尽可能减少注入过程中冲击磁铁对其它束团的扰动,要求对撞环离轴注入冲击磁铁系统是一个上升时间和下降时间小于200 ns,脉冲底宽调节范围为440~2420 ns的梯形波脉冲放电系统。和常见的集中参数型冲击磁铁相比,分布参数型冲击磁铁具有更优越的动态响应特性,适合产生一个前沿更加陡峭、波形更为理想的梯形波脉冲。根据CEPC的束流注入物理需求,完成了一台分布参数型冲击磁铁的物理设计和结构设计,并采用了PSpice和Opera程序进行模拟仿真。设计结果表明:冲击磁铁由26级LC单元结构叠装而成,磁铁总长为1018 mm,磁有效长度为942 mm;在[−20,20] mm磁铁孔径内,磁场强度为0.042 1 T,磁场均匀性优于±0.2%;冲击磁铁系统总上升时间(10%~90%)为193 ns,下降时间(90%~10%)为191 ns。理论分析、PSpice程序和Opera程序模拟均验证了磁铁设计方案的可行性。
CEPC
注入引出
离轴注入
快脉冲冲击磁铁
分布参数型冲击磁铁
circular electron-positron collider
injection and extraction
off-axis injection
fast kicker
delay-line kicker
PDF全文
Full Text
强激光与粒子束
2023, 35(5): 054002
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