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基于BEPCⅡ的腔式束流位置探测系统设计优化与线下测试

周嘉申 何俊 杜垚垚 赵敬霞 王徐建 王安鑫 随艳峰 岳军会 曹建社

周嘉申, 何俊, 杜垚垚, 等. 基于BEPCⅡ的腔式束流位置探测系统设计优化与线下测试[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 104001. doi: 10.11884/HPLPB202032.200158
引用本文: 周嘉申, 何俊, 杜垚垚, 等. 基于BEPCⅡ的腔式束流位置探测系统设计优化与线下测试[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 104001. doi: 10.11884/HPLPB202032.200158
Zhou Jiashen, He Jun, Du Yaoyao, et al. Cavity beam position monitor design optimization and offline test for BEPCII[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 104001. doi: 10.11884/HPLPB202032.200158
Citation: Zhou Jiashen, He Jun, Du Yaoyao, et al. Cavity beam position monitor design optimization and offline test for BEPCII[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 104001. doi: 10.11884/HPLPB202032.200158

基于BEPCⅡ的腔式束流位置探测系统设计优化与线下测试

doi: 10.11884/HPLPB202032.200158
基金项目: 国家重点研发专项“XFEL关键技术研究”(2016YFA0401903);中国科学院青年创新促进会基金项目;中国科学院重大科技基础设施重大成果培育项目任务书(2019IHEPYWG0241)
详细信息
    作者简介:

    周嘉申(1992—),男,博士研究生,从事加速器束流测量技术研究;zhoujs@ihep.ac.cn

    通讯作者:

    曹建社(1963—),男,研究员,从事加速器束流测量技术研究;caojs@ihep.ac.cn

  • 中图分类号: TL506

Cavity beam position monitor design optimization and offline test for BEPCII

  • 摘要: 研究了基于BEPCⅡ直线加速器的腔式束流位置探测系统(CBPM)的设计。本方案给出的CBPM探头工作频率为S波段,束流管道半径23 mm,参考腔TM010工作频率和位置腔TM110的工作频率一致。由线下测试结果可知,CBPM实物特征参数与仿真结果一致,CBPM水平和垂直方向工作频率分别为2502 MHz和2503 MHz;垂直和水平的四个端口交叉隔离度均优于−44.7 dB;测量线性区域好于10 mm。射频前端电子学负责对CBPM探头的模拟信号进行滤波、放大和下变频等调制。将CBPM探头置于标定平台,对经过CBPM信号进行时域和频域分析,通过计算得到CBPM水平、垂直方向线下分辨率分别为2.87 μm、2.16 μm。
  • 图  1  TM110模式在理想谐振腔、变形谐振腔和优化后的谐振腔的场分布示意图

    Figure  1.  TM110 electromagnetic fields distribution in perfect resonator, distortional resonator and optimized resonator

    图  2  使用Com-Free BPM的CBPM腔体内的场分布

    Figure  2.  Eletromagnetic fields distribution in cavity with Com-Free BPM method

    图  3  TE10模式与TM110模式电磁场分布示意图

    Figure  3.  Electromagnetic fields distribution of TE10 and TM110

    图  4  使用Cut-through BPM方法优化后的位置腔真空模型

    Figure  4.  Vacuum model of optimized position cavity with Cut-through BPM method

    图  5  CBPM实物图

    Figure  5.  Pictures of real CBPMs

    图  6  使用网络分析仪对第二版CBPM测试结果

    Figure  6.  Performance test of the second CBPM by network analyzer

    图  7  CBPM位移标定系统

    Figure  7.  CBPM displacement calibration system

    图  8  CBPM位移-幅度响应曲线

    Figure  8.  Displacement and amplitude response curves of CBPM

    图  9  信号源输出幅度与CBPM信号输出幅度响应曲线

    Figure  9.  Ampilitude of signal source and CBPM output signal response curve

    表  1  CBPM交叉隔离度测试结果

    Table  1.   Results of CBPM cross-talk isolation test

    portsbandwidth/MHzisolation/dB
    1-21000-44.7043
    2-31000-44.7040
    3-41000-44.7038
    4-11000-44.7046
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-09
  • 修回日期:  2020-08-25
  • 刊出日期:  2020-09-29

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