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中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程的快循环质子同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)中,将要安置多种束流监测元件,其中束流位置探测器(Beam Position Monitor,BPM)是最重要的束测元件之一,它用来计算和记录质子束流的位置信息。文中调研了BPM信号数据获取的方法,并根据CSNS工程中RCS环中质子束的束流参数、引出信号的特点以及其他的加速器物理需求,借鉴已应用于其他加速器中成熟的BPM电子学系统,进行了数据获取技术的探索,进而确定了此项目中BPM数据获取的解决方案,最终配合BPM读出电子学完成数据获取软件设计的初步工作。
束流参数不断变化,RCS加速器物理方面要求系统实现单次测量(Turn ByTurn,TBT)和闭轨校正(Close Orbit Distortion,COD)两种工作模式。文中论述了BPM读出系统功能的研发工作,其中包括系统总体结构的确定,模拟前端(AFE)和数字前端(DFE)的设计,数据获取软件设计的实现技术,以及对前端电子学插件测试程序的编写。课题的重点在于快速准确地从前端电子学中读出数据并解析、存储、显示,论文就此进行了详细论述。
最后,文章给出了在现有条件下针对此样机的初步评测结果。系统满足了RCS调束初期BPM探头引出的小信号能够被捕捉并读出的要求,单次测量和COD模式测量的位置精度满足了束流位置读出的预期指标。此读出系统样机为今后的CSNS工程中RCS装置试运行的质子束位置探测打下了基础。