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本论文结合上海光源(SSRF,Shanghai Synchrotron Radiation Facility)X射线小角散射(SAXS,small angle X-ray scattering)实验站的运动控制和数据采集系统研制展开研究。
X射线小角散射光束线站是国家重大科学工程上海光源的首批建设线站之一,由储存环弯转磁铁引出同步光,提供了一个以常规小角散射为主、兼顾反常小角散射、掠入射小角散射、小角散射和广角散射同时测量以及样品动态过程研究等技术的实验平台,将在材料科学、生命科学、化学、环境科学、地质学、团簇物理等科学领域开展广泛的应用研究。
光学部件的运动控制系统和数据采集系统是SSRF-SAXS光束线站建设的重要部分,其自动化程度、控制精度和人机交互系统、数据读出系统和易操作性直接影响实验站各项功能的实现以及运行维护性能。论文作者设计并实现了SSRF-SAXS实验站的运动控制系统和数据采集系统,并已成功应用于光束线站,取得了第一批科研成果。
论文第一章对同步辐射作了简要概述。
论文第二章介绍了SSRF-SAXS光束线的基本构成及实验站的主要设备。
论文第三章叙述了SSRF-SAXS实验站的运动控制系统设计。介绍并讨论了EPICS和分布式控制系统及实验站中的四刀口单色光狭缝、单色光狭缝支撑台、掠入射七维样品台和束流阻挡器等主要部件的运动控制系统设计、基于EPICS的运动控制软件工程实施及性能测试。
论文第四章重点讨论了SSRF-SAXS实验站的数据采集系统设计。这部分包括一维广角线性气体探测器、一维小角线性气体探测器和气体电离室的实验数据采集系统的设计、基于Labview的数据读出软件工程实施、性能测试,以及探测器标定、电流监测软件和光斑倾斜轴拟合辅助程序编制。同时讨论了通过EPICS与LabVIEW的数据通信来实现用户操作界面的统一。
论文第五章进行了项目总结和前景展望。
本论文的创新点为:
1、在国内首次实现基于EPICS的SAXS实验站运动控制系统的研制,发展了灵活、可靠的多元控制技术,并在实验站调试运行中成功应用。
2、通过对SSRF-SAXS实验站数据采集系统的研制,采用LabVIEW对探测器应用软件进行创造性编制,以便实现与EPICS的通信,并对探测器的读出系统和电离室的读出系统进行了集成,该系统在SAXS实验站的调试运行中已得到成功应用。
3、通过EPICS与LabVIEW的数据通信整合了SAXS实验站的运动控制系统和数据采集系统的操作平台,统一了用户界面,提高了整个系统的人机交互易操作性。