一种非拦截式束流强度测量方法的研究.pdfVIP

　第 12 卷　第 2 期 强 激 光 与 粒 子 束 . 12, . 2　 V o l N o 　2000 年 4 月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S A p r. , 2000　 文章编号: 　1001—4322 (2000) 02—0241—04 一种非拦截式束流强度测量方法的研究 牛晓春, 　郑建华, 　唐靖宇 ( 中国科学院近代物理研究所, 兰州市 31 信箱, 730000) 　　摘　要: 　介绍了用圆柱形容性感应探针进行非拦截式束流强度测量的方法。该方法利用测量束流 相宽和中心相位的感应探针同时进行束流强度的监测, 以满足H IR FL 束流诊断的在线测控要求; 说明 了采用数字示波器测量束流感应信号并从中提取束团相宽及束流强度等信息的原理。介绍了测量系统 装置及虚拟仪器技术在本系统中的应用, 并给出了初步实验结果和测量精度的分析。 　　关键词: 　非拦截式束流强度测量; 　圆柱形容性感应探针; 　虚拟仪器技术 　　中图分类号: 　 5032　　　　文献标识码: 　 TL A 　　对于束流特性的测量研究一般是通过束团与物质的相互作用来进行的。在兰州重离子加速器 (H IR FL ) 上一直采用法拉第筒进行束流强度的测量, 这种拦截式的测量方法虽然可以比较准确地测量 束流强度, 但不利于调束和运行过程中监测束流传输各关键位置上束流强度的变化。为此我们进行了非 拦截式测量方法的研究, 目的是在不阻挡束流的情况下, 通过感应式探针或弱阻拦截式探针得到诸如强 度大小、剖面形状、束团长度、中心相位等束流品质信息。目前国际上采用的非拦截式束流强度测量装置 有束流变压器、快速束流变压器和容性感应式相位探针三种[ 1～ 6 ] 。其中, 容性感应探针通常是用于束流 相位及相宽测量, 束流强度测量是其附带产物, 但是考虑到成本以及 H IR FL 的现状, 系统利用H IR FL [ 7 ] 上已安装的三套容性感应相位探针 进行非拦截式束流强度的相对测量, 其测量结果经过法拉第筒的 定标校准, 给出相对精确的测量结果。 1　测量的基本原理 1. 1　基本原理 　　非拦截式束流强度的测量装置包括获取信号的相位探针、处理信号的电子学系统和计算机控制系 统及数据处理程序。采用圆柱形电容性的相位探针, 是利用静电感应原理求出束流通过探针时在探针的 电极上感应的电荷, 进而求出信号的感应电流。其等效电路如图 1 所示。其中 ( ) 为束流在探针上的感 Q t 应电荷, 为地电极电容, 为负载阻抗, ( ) 为束流在探针上的感应电压。 C R V t F ig. 1　Equivalent circuit of capacitive phase p robe F ig. 2　T he p rocess of p robe induce charge and signal 图 1　容性感应相位探针的等效电路图 图2　探针感应束团电荷而产生信号的作用过程 国家大科学工程 冷却储存环项目资助课题 H IRFL CSR 1999 年 8 月 18 日收到原稿, 2000