FLASH是一个由直线加速器驱动的自由电子激光装置，能够生成高品质的辐射光，波长范围从极紫外到软X射线波段。在FLASH的直线加速段上，TESLA型1.3GHz超导加速腔被用于加速电子束团。当电子束团通过加速腔时会激励起高阶模(HOM)，导致束团发射度增加，降低束团品质。通过优化加速腔，可以抑制高阶模的生成。另外，加速腔两端会安装特殊设计的耦合器，将HOM引出加速腔。这些HOM信号可以用于束团和加速腔的相关诊断研究。
　　根据电磁场在加速腔中的方位对称性，可以将其分为基模、二极模、四极模等。二极模的强度与束流横向偏移位置线性相关，因此通过测量某个特定的二极模，可以确定束团在加速腔中的横向位置。使用了一种新的标定方法，通过拟合二极模信号得到相应的幅值和相位信息，然后标定束流在加速腔中的位置。得益于该新的方法，TESLA加速腔可以用作束流位置监测器(HOMBPM)，其位置分辨率好于10μm，并且经过多个月后仍然能够稳定测量束团位置。
　　控制束流在加速腔的中心位置前进，也可以降低HOM对束流的不利影响。但是同一个加速模块(module)中的各个加速腔并非完全准直，包括加速腔的位置偏移和倾斜。根据二极模与束流位置的线性相关性，加速腔的位置偏移可以较为容易地测量出来。然而，加速腔的倾斜角度测量要困难得多。虽然二极模与束流轨道倾角间也存在线性关系，但是比束流位置的相关性要弱很多。控制束团通过加速腔的中心位置，从而减弱因束流位置偏移激励起的二极模，同时尽可能大范围地改变轨道倾斜角，增强轨道倾角激发的二极模。然后通过拟合的方法，得到二极模信号振幅随束流位置和轨道倾角的变化关系，进而确定加速腔的中心轴的倾斜角度。利用这种方法，首次完整测量了一个加速模块中的所有加速腔的倾斜角。
　　除了利用二极模进行相关测量外，还利用二次基模测量束流的在加速腔相对于加速场的相位中的相位，这是其他的相位测量装置无法直接获得的。目前使用示波器进行相位测量的实验平台已经搭建完成，基于该平台的束团相位测量分辨率在0.2°左右。相位测量的分辨率与信号的信噪比紧密相关，因此可以通过设计专门的电子学系统，降低信号噪声，提升相位测量分辨率。利用目前的实验装置，对FLASH上的束团相位进行了为期一个月的相位监测，观察到了束团相位和加速腔中探针测得的加速场相位之间的相位漂移。
　　本论文的主要创新点可以归纳为以下三点:(1)提出了一种新的基于信号拟合的HOMBPM标定方法，解决了之前HOMBPM的不稳定性问题。该方法同时也可以确定加速腔中二极模的极化方向和中心位置。(2)提出了用于测量加速腔的倾斜角的新方法，并且首次测量了一个加速模块中所有加速腔的倾斜角。(3)利用HOM信号进行了长时间的束团相位监测，观察到了束团相位的漂移。