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《用于合肥光源200 MeV直線加速器束流位置測量的信號處理系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第17卷第9期強激光與粒子束Vol.17,No.92005年9月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSSep.,2005文章編號:100124322(2005)0921434203用于合肥光源200MeV直線加速器3束流位置測量的信號處理系統(tǒng)李吉浩,孫葆根,何多慧,盧平,王筠華,曹涌,鄭普(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實驗室,安徽合肥230029)摘要:合肥光源(HefeiLightSource,HLS)200MeV直線加速器的束流橫向位置是一個重要的運行參數(shù),直接決定注入的效率,為此新開發(fā)了一種非攔截型、高精度、易于將測量結(jié)果數(shù)字化的條
2、帶電極束流位置測量系統(tǒng)(beampositionmonitor,BPM),該系統(tǒng)由條帶電極和信號處理系統(tǒng)組成。信號處理系統(tǒng)選用對數(shù)比的信號處理方法,由帶通濾波器(BPF)、對數(shù)檢波模塊、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和上位機組成。帶通濾波器選用中心頻率為2.856GHz、帶寬為10MHz的腔體濾波器,對數(shù)檢波模塊采用對數(shù)放大器AD8313芯片,模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用NI公司的PXI25102,上位機的數(shù)據(jù)采集程序采用Labview編寫。本系統(tǒng)有效地采用了虛擬儀器(VI)的技術(shù),具有模塊化、開放性、易于交互、可擴展的特點,測試結(jié)果表明,其分辨率達到0.1mm,符合設(shè)計要求。
3、關(guān)鍵詞:束流位置探測器;條帶電極;信號采集;信號處理系統(tǒng);直線加速器中圖分類號:TL506文獻標(biāo)識碼:A合肥光源200MeV直線加速器建成于1989年,原先用于束流橫向位置測量的熒光靶,是一種束流攔截型的檢測器,精度不高,而且難以將測量結(jié)果數(shù)字化后用于進一步的控制和處理。針對上述情況,需要開發(fā)一種非攔截型,精度高,易于將測量結(jié)果數(shù)字化處理的束流位置測量系統(tǒng)。在設(shè)計直線加速器束流位置測量系統(tǒng)時,考慮到以下相關(guān)因素:直線加速器束團的瞬過性(50Hz);束團的宏脈沖結(jié)構(gòu)(1μs);束團的微脈沖結(jié)構(gòu)(350ps);直線加速器的流強范圍(50～200mA);束流位置測量
4、分辨率小于0.1mm;逐脈沖(pulsebypulse)的數(shù)據(jù)采樣(大于50Hz);設(shè)計、加工簡便。因此,決定采用條帶電極束流位置測量系統(tǒng),此測量系統(tǒng)由條帶電極和信號處理系統(tǒng)組成。1條帶電極概述采用Mafia和CSTMicrowave進行條帶電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計和仿真工作,得到的條帶電極結(jié)構(gòu)如圖1所示,它的真空室孔徑為<50mm,與合肥光源直線加速器的真空室相匹配,4個條帶電極以中心軸呈[1]90°對稱分布,張角為60°,內(nèi)半徑為19mm。這種結(jié)構(gòu)一方面達到了50Ω特性阻抗匹配的要求,另一方面使條帶電極的Fig.1StriplineBPMstructure靈敏度和耦
5、合度的綜合性能達到最佳。電圖1條帶位置檢測器的示意圖極厚度為1.5mm,保證了其安裝的牢固[2]性,電極長度為183mm,接近合肥光源直線加速器微波高頻(RF)頻率2.856GHz的7/4波長。電子束團通過BPM時的感應(yīng)信號由條帶電極前端的feedthrough饋出,條帶電極后端焊接至真空壁上,從而加強了電極的牢固性。由于電極感應(yīng)信號為2.856GHz的高頻信號,feedthrough采用SMA接頭。2信號處理系統(tǒng)[3]加速器束流位置測量系統(tǒng)常用的信號處理方法有差比和、對數(shù)比、幅相轉(zhuǎn)換、幅時轉(zhuǎn)換等方法。綜合考3收稿日期:2005201224;修訂日期:2005
6、205225基金項目:高水平大學(xué)建設(shè)重點科研項目資助課題(KY2901);國家863計劃項目資助課題作者簡介:李吉浩(1979—),男,博士研究生,主要從事束流測量理論和系統(tǒng)方面的研究;合肥6022信箱;E2mail:jhli@mail.ustc.edu.cn。?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第9期李吉浩等:用于合肥光源200MeV直線加速器束流位置測量的信號處理系統(tǒng)1435慮合肥光源直線加速器的束流運行參數(shù)以及條帶探頭結(jié)構(gòu)的特點,選用了對數(shù)比的信號處理方法。對數(shù)比信
7、號處理方法的特點有:動態(tài)范圍大,可以滿足合肥光源直線加速器50～200mA的流強范圍;輸入帶寬大,可以滿足合肥光源直線加速器2.856GHz的微波高頻頻率;系統(tǒng)設(shè)計相對簡單。合肥光源直線加速器束流位置測量的信號處理系統(tǒng)由帶通濾波器(BPF)、對數(shù)檢波模塊、信號放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和上位機組成,如圖2所示。為保證信號處理系統(tǒng)的實時性,我們采用4路并行處理的方法,由條帶探頭感應(yīng)的高頻信號通過帶通濾波器后,得到感興趣的RF頻率成分(2.856GHz),經(jīng)過對數(shù)檢波模塊后得到高頻信號中RF頻率處的能量信息,放大后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)字化后傳輸?shù)缴衔粰C,進行束流位置參數(shù)的
8、計算。Fig.2Signalproce
