基于束流的準(zhǔn)直系統(tǒng)研制及相關(guān)研究

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1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文基于束流的準(zhǔn)直系統(tǒng)研制及相關(guān)研究姓名：曹涌申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：核技術(shù)及應(yīng)用指導(dǎo)教師：何多慧;孫葆根20070401中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文相關(guān)聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明。本人授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描

2、等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。作者簽名：基于束流的準(zhǔn)直系統(tǒng)研制及相關(guān)研究基于柬流的準(zhǔn)直系統(tǒng)研制及相關(guān)研究摘要穩(wěn)定的束流軌道對于同步輻射電子儲存環(huán)非常重要。本文研制的基于束流準(zhǔn)直系統(tǒng)為合肥光源電子儲存環(huán)提供了穩(wěn)定的參考軌道，并且在研制過程中對軌道的不穩(wěn)定性進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和分析。另外，通過對基于束流準(zhǔn)直系統(tǒng)所使用的數(shù)字束流位置處理器Libera應(yīng)用的拓展，進(jìn)行了一系列束流測量與診斷的實(shí)驗(yàn)。在電子儲存環(huán)中，當(dāng)束流偏離四極鐵的磁中心時(shí)，束流軌道由于四極磁場的作用力而產(chǎn)生擾動：同時(shí)四極鐵電源的不穩(wěn)定也將對束流軌道產(chǎn)生影響。為了提高束流的穩(wěn)定性和束流品質(zhì)，人們往

3、往希望能夠準(zhǔn)確的測量四極鐵的磁中心位置，并且校正束流軌道以使其通過四極鐵的磁中心。在合肥光源電子儲存環(huán)中，束流位置處理器(BPM)緊靠四極鐵安裝，因此可以使用BPM標(biāo)定四極鐵的磁中心的位置，所采用的技術(shù)是基于束流準(zhǔn)直技術(shù)(BBA)。由于合肥光源電子儲存環(huán)的BPM與四極鐵共享支撐但擁有一定的活動冗余，因此它們之間出現(xiàn)相對位置變化的可能性較大，四極鐵的磁中心的位置測量尤顯重要?；谑鳒?zhǔn)直技術(shù)可以通過直流K調(diào)制和交流K調(diào)制兩種方案實(shí)現(xiàn)。使用直流K調(diào)制方法，為了保證軌道變化BPM能夠分辨，必須保證較大的K調(diào)制率，這將對束流帶來較大的擾動，進(jìn)而給測量結(jié)果帶入較大誤差；另一方面，四極鐵的磁滯現(xiàn)象也

4、很大程度影響了測量的準(zhǔn)確度。當(dāng)K調(diào)制率為1．5％左右時(shí)，使用直流K調(diào)制方法的誤差為100／an(RMS)。針對直流K調(diào)制，本文根據(jù)其原理進(jìn)行分析，對數(shù)據(jù)處理方法以及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了一系列討論，并做出了相應(yīng)的優(yōu)化。．交流K調(diào)制的方法可以在較小的K調(diào)制率(O．5％)下工作，測量亦不會受到四極鐵磁滯現(xiàn)象的影響。本文研制了一套采用交流K調(diào)制的基于束流準(zhǔn)直系統(tǒng)，解決了大電流調(diào)制、微機(jī)控制接口、束流位置信號采集和信號處理等問題。在對該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，對四極鐵磁中心的測量誤差為20舯(RMS)。利用基于束流準(zhǔn)直系統(tǒng)已對合肥光源束基磁中心偏移進(jìn)行了測量，在束流軌道慢反饋系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。合肥光源電子儲存

5、環(huán)的束流軌道的不穩(wěn)定性一直以來都表現(xiàn)為軌道的緩慢漂移現(xiàn)象，本文針對這一現(xiàn)象進(jìn)行了BPM形變、移動和溫度變化等參數(shù)測量的實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中，本文發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致軌道變化的主要原因是BPM真空管的移動，并提出了具有針對性的解決方案。在對基于束流準(zhǔn)直系統(tǒng)的研制過程中，本文利用其四極鐵調(diào)制對Beta函數(shù)值進(jìn)行了測量。本文還對于數(shù)字柬流位置處理器Libera的應(yīng)用進(jìn)行了研究，基于它的功能搭建了一系列實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分別進(jìn)行了工作點(diǎn)測量，阻尼時(shí)間測量，相空間測量等不同實(shí)驗(yàn)。在工作點(diǎn)測量實(shí)驗(yàn)中，為了改進(jìn)束流激勵(lì)源，針對合肥光源電子儲存環(huán)設(shè)計(jì)了窄帶白噪聲發(fā)生器，利用FPGA和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路成功得到窄帶白噪聲并用

6、以激勵(lì)束流橫向振蕩。本論文為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(10275062&10675118)資助。．關(guān)鍵詞：基于柬流準(zhǔn)直束基磁中心偏移交流K調(diào)制快速傅立葉變換插值數(shù)字鎖相檢測BPM真空管位移光柵尺偽隨機(jī)序列窄帶白噪聲基于柬流的準(zhǔn)直系統(tǒng)研制及相關(guān)研究基于束流的準(zhǔn)直系統(tǒng)研制及相關(guān)研究硼1estabilityoftheelectronbeamorbitisextremelyimportanttothesynchrotronradiationstoragering．Thepaperdevelopedthebeam—basedalignment(BBA)systemwhichsettledthestab

7、lereferenceorbitforthestorageringofHefeiLightSource(HLS)．n磚Experimentsontheinstabilityofthebeamorbit，fromwhichtheSOBI"cesoftheiustabilitywereexpectedtobediscovercd，wasalsoinvolvedinthisPaper．Moreover,thedifferentapplic