1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
发射机在功率合成的时候，由于各固态功率源模块间存在着增益和相位的差异，会导致功率合成效率的下降。针对这一问题，本文通过建立增益和相位的一致性对功率合成效率影响的模型，并结合MATLAB软件进行计算模拟，得到不同增益和相位分布下的最低合成效率分布，为发射机功率合成系统设计提供了具体的相位和增益指标，并为发射机的评估和验收提供了有力的理论依据。
功率合成 固态功率源 增益和相位 合成效率分布 power synthesis solid-state power source gain and phase synthesis efficiency distribution 强激光与粒子束
2019, 31(5): 053001
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
介绍了基于可编程逻辑门阵列(FPGA)的能量倍增器(SLED)相位翻转系统.该系统主要由微波IQ调制器、FPGA和高速DAC组成.在FPGA的控制下,DAC输出两路双极性脉冲电平信号,加载于调制器的IQ端,将微波连续波输入信号转变为4 μs脉冲输出信号,并且在3 μs时刻微波相位发生180°跳变.经测试,相位翻转精度为180°±2°,翻转相位的长期稳定度优于±0.5°;相位翻转系统驱动的6台SLED的输出功率增益均超过7 dB,最高达到7.54 dB,增益的长期稳定度达到±0.1 dB.
直线加速器 能量倍增器 相位翻转 IQ调制器 linac SLED phase reverse IQ modulator FPGA FPGA 强激光与粒子束
2015, 27(8): 085103
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室， 合肥 230029
探讨了储存环束流的Robinson不稳定性问题，提出用“等效失谐角大于零”取代“失谐角大于零”作为束流稳定的基本条件。在合肥光源电子储存环200 MeV注入状态下，对束流不稳定性与高频腔失谐之间的关系进行了实验测量。结果表明：当束流稳定条件不满足时，如果高频腔大失谐，束流将全部丢失；小失谐时束流容易部分丢失；当高频腔处于负失谐状态，束流流强将限制在较低水平。
储存环 高频系统 束流负载效应 束-腔相互作用 Robinson不稳定性 失谐角 storage ring RF system beam loading effect beam-cavity interaction Robinson instability detuning angle 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2732
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 北京北广科技股份有限公司, 北京 100016
介绍了用于合肥光源800 MeV电子储存环高频系统的204 MHz, 40 kW固态发射机的研制进展。该发射机为双塔结构, 由130个330 W功放模块进行三级合成。其关键部件的样件包括10路功放和2.5 kW八合一, 20 kW八合一以及40 kW二合一功率合成器各1件的制作和测试已完成。测得各合成器输出端驻波比不超过1.05, 功放模块的增益达到26 dB, 幅相偏差小于0.1 dB和5°, 达到设计要求。
高频系统 固态发射机 径向合成器 高频功放模块 RF system solid state amplifier radial power combiner RF amplifier unit 强激光与粒子束
2010, 22(10): 2417
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 230029
提出一种新的紧凑型强流电子枪结构。紧凑型自聚束微波电子枪是一个多驻波腔结构,最大特点是腔与腔之间相互没有耦合,每腔可分别独立馈入功率和调节相位。通过选择合适的馈入功率和高频相位搭配,能够得到较优的束流品质。在此基础上采用外注入电子束的结构,能进一步增大流强和降低能散度,同时消除电子反轰对阴极工作的不利影响。利用Superfish和Parmela程序对腔体结构和束流动力学反复进行计算,确定了一组结构和工作参数。模拟结果表明出束微脉冲峰值流强可以到18 A,能散度小于2‰,横向发射度小于6 π mm·mrad。最后给出腔体冷侧结果,与模拟计算结果吻合得较好。
自聚束 独立调谐微波电子枪 能散 拉珠 self-bunching independently tunable cells RF gun energy spread bead-drop
中国科学技术大学,国家同步辐射实验室,合肥,230029
介绍了主要用于实现合肥光源单束团运行模式的高频剔除(RFKO)系统.该系统完全基于仪器设备(分频器、波形发生器、宽带放大器和具有I/Q调制功能的矢量信号发生器),无任何专门设计的电子线路.高频剔除的原理是激励粒子横向振荡而丢失.激励信号产生的过程是:将取自储存环高频系统的信号进行分频,得到束团同步信号;用束团同步信号触发波形发生器,生成窄脉冲;该窄脉冲调制信号发生器,输出高频剔除信号,放大后加在条带电极上,进行束团剔除.目前获得了18 mA的单束团最高流强.改变分频数和脉冲长度,可得到其它一些周期性填充模式,其中3串6束团以及非均匀填充模式得到了实验验证.
填充模式 单束团 高频剔除 合肥光源
中国科学技术大学,国家同步辐射实验室,合肥,230029
电子束流寿命是个很重要的指标,直接影响合肥光源的正常运行,为此研究了影响束流寿命的因素,测量了高频腔压、耦合度以及束团长度对电子束流寿命的影响,研究显示合肥储存环的电子束流真空寿命和托歇克寿命相当;并且利用束损系统测量了因托歇克寿命的变化而造成束流损失的相对变化;通过增加耦合度增加束流的垂直发射度,有效地提高了束流的寿命,保证了合肥光源的正常运行.
真空寿命 托歇克寿命 腔压 耦合度 束流损失
中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽,合肥,230029
为了老炼国家同步辐射实验室200 MeV直线加速器新陶瓷窗,制作了一个功率增益4.5,最高峰值功率60 MW的波导行波谐振环.对谐振环的工作原理和技术参数进行了简单介绍.对陶瓷窗功率老炼的步骤和应注意的技术细节进行了较详细的分析,提出了克服电子倍增效应的一些方法.陶瓷窗老炼峰值功率为30 MW,平均功率3.7 kW,脉冲长度2.5 μs.
行波谐振环 陶瓷窗 定向耦合器 Travelling wave resonant-ring RF window Directional coupler
中国科学技术大学,国家同步辐射实验室,安徽,合肥230029
对高频系统的束流负载效应和Robinson不稳定性条件进行了详细分析;通过对失谐角、视在失谐角与储存环注入流强限的研究发现,对于合肥光源这样的中能储存环,由于注入状态的电子束能量较低,同步辐射相角接近90°,因此,只要给高频腔馈入一定的功率,再把腔调到一定的失谐角,就可以在环中注到较高的流强,达到二期工程的设计目标.
失谐角 视在失谐角 入射功率 腔压 Detuning angle Visible detune angle Input power Cavity voltage
