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《兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置测量系统的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第34卷第4期原子能科学技术Vol.34,No.42000年7月AtomicEnergyScienceandTechnologyJuly2000兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置测量系统的研制聂振鹏,郑 勇,沈志清(中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000)摘要:介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL2CSRm)中束流位置测量系统设计的基本原理、PICKUP探针参数的选择以及有关物理量的计算。并完成了桌上实验,得出了有关结论。关键词:冷却储存环;束流位置;PICKUP探针;数据获取;桌上实验中图分类号:TL506文献标识码:A文章编号:100026931(2000)0420
2、367205兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL2CSRm)包括已建成的注入器(SFC)、主加速器(SSC)和正在建设的主储存环(CSRm)、实验储存环(CSRe)4部分及有关的束运线。在HIR2FL2CSRm中,束流位置的测量可以用来测定储存环中的束团横向振荡数Q、束团的闭轨畸变以及色散函数等,进而可以通过储存环上的校正磁铁进行闭轨校正,以减少束流损失,提高束流寿命。在储存环中,一般采用非拦截式的诊断方法测量束流的位置。由于HIRFL2CSRm中最弱的束流流强为μA量级,因此,必须使用高灵敏度的PICKUP探针及相应的数据获取系统。1 系统描述111 系统概述束流位置测量系统由PICK
3、UP探针、数据采集电路、控制电路3部分组成。PICKUP探针在主储存环中的布局参见文献[1]。储存环上的PICKUP探针的数目n≥4Q。主储存环上的理论设计值Qx=3157,Qy=2154。因此,在主储存环上水平方向安排18个PICKUP探针,竖直方向上安排10个PICKUP探针。112PICKUP探针的设计原理和结构在HIRFL2CSRm中,束流的流强较弱,测量要求较高,因此,采用的探针为矩形对角切开的静电感应式探针(图1)。束流水平和竖直方向的位置分别由2个尺寸为170mm×50mm×100mm的PICKUP探针(主要材料为铜)测出。在图1中:QL、QR分别为束流在水平方向的PICKU
4、P左、右电极上感应的电荷量;QU、QD分别为束流在竖直方向的PICKUP上、下电极上感应的电荷量。收稿日期:1999208230;修回日期:1999212227作者简介:聂振鹏(1973—),男,河南上蔡人,在读博士生,核技术及其应用专业368原子能科学技术 第34卷图1PICKUP探针的结构示意图Fig.1SchematicdiagramofthePICKUPmonitorstructurea———水平方向;b———竖直方向PICKUP探针测量束流位置的原理示于图2。图中:W为电极的宽度;L为电极沿束流方向的长度;x为束流偏离探针中心线的距离;α为电极对角切开夹角;q(t)为电极上感应
5、电荷线密度。图2PICKUP探针原理图Fig.2SchematicdiagramoftheprincipleforthePICKUPmonitor当束流通过探针时,在左右电极单面上的感应电荷QL、QR分别为:WQL=(-x)·tgα·q(t)(1)2WQR=(+x)·tgα·q(t)(2)2则:∑Q=QR+QL=W·tgα·q(t)(3)ΔQ=QR-QL=2x·tgα·q(t)(4) 电荷通过电子学线路(两边电子学部分要严格对称)转化成电压UR和UL,即ΔQUR-UL2==x=Sx·x(5)∑QUR+ULW则束流的水平位置偏移x为:第4期 聂振鹏等:兰州重离子加速器冷却储存环中束流位置
6、测量系统的研制3691ΔQx=·(6)Sx∑Q2其中:Sx=为探针水平方向的位置灵敏度。W在探针的外面,用1块接地的电极将其屏蔽,以抑制外界干扰,提高探针的位置灵敏度。探针的位置灵敏度还受两电极之间的分布电容影响,它可由下式估算:2Ce,xSx=(7)WxCe,x+2Cc,x2Ce,ySy=(8)WyCe,y+2Cc,y其中:Ce,x、Ce,y为探针电极对地的电容;Cc,x、Cc,y为探针电极之间的电容。113PICKUP探针的灵敏度和分辨率在HIRFL2CSRm中,由于束流的流强较弱(最低流强为μA量级),因此,必须提高位置测量系统的灵敏度,以提高位置测量的分辨率。故采用1台高输入阻抗的
7、前置放大器和1台主放大器与探针相连。它们的参数列于表1。表1 前置放大器与主放大器的主要参数Table1Themainparametersofpreamplifierandmainamplifier1类型输入阻抗/kΩ增益/dB固有噪声/nV·Hz-2频带宽度/MHz前置放大器10020±01111401004～110主放大器010540±01121301004～190 理想情况下,束团粒子在纵向近似高斯分布,即22I
