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粒子加速器是高能物理领域中不可或缺的重要实验装置,而束流监测器同样也是粒子加速器中必不可少的一个组成部分。美国杰弗逊实验室正在筹备的M(φ)ller实验计划通过11Gev纵向极化电子与氢原子中非极化电子的散射过程来实现对电子左右旋不对称现象高精度的测量,使APV测量精度达到0.73ppb。为了修正入射粒子数对测量结果的影响,我们需要实时监测入射粒子的数目。根据M(φ)ller实验给出的条件,1ms内对束流粒子数目rms测量的相对精度需要达到10-5量级(10ppm)才能分辨出入射粒子总量的变化。 本文基于M(φ)ller实验对束流电荷量监测的需求,提出了一种非入侵式实时测量入射粒子束中粒子总量的测量方案,该测量方案的原理是利用束流穿过微波谐振腔时产生TM010模式的谐波信号,将束流的电荷量信息转换为谐波信号的幅度信息。已知TM010模式的谐波信号其峰值电压与束流电荷量成正比,通过测量该谐波信号的幅度或功率,就可以获得束流电荷量信息。 为了实现射频信号功率的高精度测量,本文在FFT频谱仪的基础上,提出了一种基于采样率为3~4GSPS、有效位为10位的高速ADC射频直接采样系统。本文详细分析了系统噪声与测量相对精度的关系,并通过理论计算与仿真过程估算出该功率测量系统对一个10mW的射频信号,测量相对精度能够达到1.53ppm。除此之外,本论文搭建了基于AD9656芯片的信号采样系统,编写了采样系统的控制固件及配置分析软件,完成了对该采样系统的测量相对精度的测试工作,测试结果表明该系统噪声功率与本文中理论估算的结果基本一致,证实了论文中对系统噪声估算方法的正确性,同时也为后续利用高速ADC搭建射频直接采样系统奠定了坚实的基础。