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发射度是衡量束流品质的重要参数,随着加速器技术的不断发展,人们对束流品质要求越来越高,特别是对小发射度的测量要求更高的分辨率。本文主要工作就是对束流发射度测量进行研究,主要分为四个部分:
第一部分:主要介绍了几种常用的发射度测量方法
双屏法:它需要束流在其中一个靶屏上成腰这一特定条件。在把束腰调到靶屏上非常困难的情况下可通过调节前面的四极磁铁使靶屏上的束斑尽可能的小(束斑极小化),以此代替“成腰”条件。
以图形图像技术为基础的“多孔屏法”:在图像处理过程中引入了高斯拟合、图像轮廓跟踪等技术,并以此为基础开发一套软件系统,实现对束流发射度等参数的实时测量。
切伦科夫辐射“双成像法”:切伦科夫辐射光通过一长焦距的消色差薄透镜,分别在焦平面和像平面获取图像.通过图像处理,前者可分析出电子束散角分布,后者可分析出电子束径向分布,从而直接得到均方根发射度。
第二部分:束流发射度测量系统
介绍合肥光源(HLS)束团截面及发射度测量系统:该系统可以实时显示束团截面形状以及测得的束团截面尺寸、发射度和耦合度,同时可以进行图像离线分析。
兰州重离子加速器(HIRFL)束流发射度测量系统:该系统成功的将传统的荧光靶束流定性观测改进为精确的定量测量,而且测量速度也有了显著的提高。
第三部分:讨论了上海同步辐射光源装置(SSRF)直线加速器部分测量技术和测量装置,包括薄透镜的合理采用、多点最小二乘法拟合、截面测量靶的选择和测量软件设计等,以提高发射度测量的准确性和可靠性。测量结果的高稳定性与重复性对接下来即将进行的自由电子激光发射度测量有重要的参考意义。
第四部分:在SSRF束测组建造直线加速器截面测量装置的基础上,利用数字摄像机进行测量研究,通过对硬件配置和软件程序编写,实现数据采集、处理、分析及结果显示。