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本论文完成了HLS800MeV电子直线加速器相位控制系统的设计、样机制作和测试,相位控制系统包括180°相位翻转系统和相位稳定系统两个部分。
HLS直线加速器的能量即将从200MeV升级到800MeV,对束流能量的稳定性提出了更高的要求,目前的人工调相方式已不能满足。通过借鉴国内外加速器实验室的相位控制经验,本论文设计了HLS直线加速器相位稳定系统。它主要由I/Q解调器、电控移相器、虚拟示波器和PCI电压信号发生器等组成。相位稳定系统的投入,将补偿因各种因素造成的微波加速场的相位漂移,减少束流能量偏移,有利于直线加速器的长期稳定运行。
相位翻转系统是为配合新的能倍器的使用而设计的,能倍器是加速器领域中广泛使用的能量压缩装置,它的正常工作需要微波相位在脉冲内快速翻转180°。相位翻转系统由脉冲信号发生器和I/Q调制器组成。
在Labview平台下编写了相位稳定系统的上层软件,对所有的硬件进行控制,实时监测微波信号的相位和幅值变化,并通过闭环反馈补偿因各种因素造成的相位漂移。软件设计采用了客户端-服务器结构,在HLS800MeV加速器的每个加速单元都将安装一套系统,通过网络由中央控制室的EPICS系统统一管理。
对所有的硬件进行了精确地测量和校准,目前样机制作已基本完成,在实验室环境和直线加速器现场做了大量实验。测试表明相位稳定系统运行状况良好,相位分辨率可以达到士0.1°,在线测量精度为士0.3°,闭环相位稳定度可达到±0.5°;相位翻转系统的精度为180±2°,样机各项参数均达到设计指标。