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应用指南 实时频谱分析仪在高能物理应用中的优势 引言 在高能物理(HEP)应用中，操作人员和科研人员面临的基本挑战是在粒子加速器中保持最大的电子束功率和一致的电 子束稳定性。为实现这些目标，操作人员必需能够在电子束提升时及在各种试验期间，收集与粒立束的频谱行为有 关的信息。 在本应用指南中，我们将考察电子束不稳定和“放大”(电 解决电子束丢失和不稳定问题的优势。我们将说明怎样 子束电流突然整体丢失或部分丢失) 。我们将讨论与使用 使用泰克实时频谱分析仪(RTSA)在高能物理领域收集、分 扫频分析(SSA)技术相比，使用实时频谱分析技术分析和 析和表示数据。 实时频谱分析仪在高能物理应用中的优势 应用指南 可变分辨率 带宽滤波器(VR) RF 转换器 对数放大器 视频滤波器, 垂直偏转 输入 和检波器 低通 IF 标度和偏移 放大器 衰减器 滤波器 混频器 放大器 局部振荡器 扫描 中心频率 控制 跨度 水平偏转 衰减器 放大器 局部振荡器控制 图1. 扫频频谱分析仪方框图。 图2. 扫频分析仪步进通过一系列频率段，通常会漏掉当前扫 描频段之外发生的重要瞬时事件。 电子束不稳定和“放大”的原因 测(BPM) 电缆和电路、引导磁铁和电子束聚集、Klystrons 在储存环中，粒子(质子、电子或离子)注入到稳定的轨道 或Teetrodes (为把能量转运到电子束的RF 腔供电)及真空 中，可以循环几个小时。这个粒子轨道称为“电子束”。 泵和监测仪等，都可能会导致电子束不稳定。振动和缺 电子束以特定速度保持在储存环中，直到它被“逐出”到 乏正确屏蔽也可能会导致电子束不稳定。 线性加速器(LINAC)。在储存期间，将使用磁铁和RF 场监 操作人员和科研人员面临的挑战是正确识别导致电子束 测和调节电子束的速度、路径、相干性和色品。正是在 不稳定和放大的因素，这样就不会中断昂贵的加速器时 电子束生命周期的这一部分，最容易发生错误和问题。 间，损害试验结果。在粒子加速器应用中，识别问题最常 储存环中的电子束轨迹拥有称为水平、垂直和纵向“调 用的仪器是频谱分析仪。在下一节中，我们将讨论与扫 谐”频率的设计值，这些值与电子束在环中的位置直接 频分析仪相比，实时频谱分析仪在 HEP 应用中的优势。 相关。储存环周围的聚焦磁铁和RF腔的电子特点决定着 这些值。 使用频谱分析仪－ 扫频分析仪和实时频谱分析仪比较 一般来说，粒子会以较低能量水平注入到环中，然后“提 在扫频分析仪中作为频率的函数监测信号，如果不能说 升”到较高的水平。在提升过程中，重要的一点是水平