【摘 要】
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由于BEPCⅡ双环、高亮度稳定运行的设计目标,束流位置测量系统面临着一系列全新的问题,包括束流位置测量精度的大幅度提高、TE模对束流位置测量误差的影响、BPM内尾场阻抗的
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由于BEPCⅡ双环、高亮度稳定运行的设计目标,束流位置测量系统面临着一系列全新的问题,包括束流位置测量精度的大幅度提高、TE模对束流位置测量误差的影响、BPM内尾场阻抗的优化设计、对撞点处八电极BPM的研制以及BPM标定时的高精度要求.这些问题的解决对BEPCⅡ束流位置测量系统而言都是必不可少的,该文对此一系列关键问题进行了深入研究.具体内容如下:1.在深入学习、研究有关加速器束流测量的加速器物理知识及束流电磁场特点后,对BPM电极输出信号进行了研究,并首次得到了关于BPM电极输出的解析模型,同时在BEPC上进行了束流实验,验证了该模型的可靠性.2.对BEPCⅡ前室真空盒结构内TE模导致的束流尾场测量进行了研究,得到了耦合进BPM电极的TE模功率与束流位置测量误差间严格的理论公式.在此基础上用Mafia程序进行了详细的模拟计算,包括TE10模在真空盒内的激发及传输,TE10模功率通过BPM电极耦合的效率等.最后,得到了不同前室真空盒结构时的束流位置测量误差,为前室真空盒结构的最终选定提供了理论依据.3.完成对BPM内束流尾场的模拟研究,初步得到了尾场阻抗与BPM结构间的关系.发现BPM纵向尾场阻抗一般存在两个窄带阻抗峰,其峰值频率分别受BPM电极尺寸及真空盒TM11模的截止频率决定;而能量损失因子及宽带阻抗不仅由BPM电极大小决定,同时对电极间隙的变化非常敏感.最终,对BEPCⅡ工程设计的BPM进行了模拟计算,得到了相应的结果.4.对八电极BPM的工作原理及性能进行了深入研究.得到了八电极BPM的基本工作原理,及实现双束位置测量的有效算法.在此基础上,编程实现了BEPCⅡ对撞点处八电极BPM的模拟研究及误差分析.5.最终,对部分研究结果在BEPC储存环和BEPCⅡ BPM标定平台上进行了实验,取得了较好的结果;验证了研究结果的可靠性,为研究结果应用在BEPCⅡ束流位置测量系统提供了实验依据.
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