THz-FEL直线加速器线型脉冲调制器及控制系统改进研究

摘要

线型脉冲调制器和控制系统是 THz-FEL直线加速器中两个重要的组成部分，前者影响加速器束团品质，后者影响加速器运行以及工作效率。本文主要在 THz-FEL直线加速器线型脉冲调制器和控制系统初步完成的基础上，对两者存在的问题进行了分析，并对两者进行了改进。
　　论文分析了线型脉冲调制器链型脉冲形成网络（PFN）的理论及其放电过程，推导和计算了调制器高压脉冲抖动与加速器束团不稳定性之间的关系。建立了THz-FEL线型脉冲调制器电路仿真模型，仿真分析了链型PFN各节电感对脉冲波形的影响。计算了 THz-FEL对调制器高压脉冲抖动的要求，提出了脉冲调制器的改进方案，对改进前后的速调管阴极高压脉冲抖动进行了测量和分析。
　　针对THz-FEL直线加速器控制系统存在的问题，提出了运用LabVIEW统一编译环境，采用客户机/服务器结构以及EPICS与LabVIEW的接口CALab实现各系统之间数据通信的方案。利用 LabVIEW完成了电子枪调制器控制系统程序开发，该程序具有远程控制、数据采集显示和状态报警等功能。利用 CALab搭建了上位机通信系统，完美解决分布式控制系统中多个 LabVIEW程序间的通信问题。在此基础上利用真空的好坏程度实现了微波功率的闭环控制，开发了数据记录程序，为 THz-FEL庞大的系统运行参数提供了一键读取、保存和打印等功能。上位机通信系统的搭建，为后续进一步改进控制系统提供了技术基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要工作和内容安排

2 线型脉冲调制器基本原理

2.1 线型脉冲调制器基本组成结构

2.2 链型PFN放电特性分析

2.3 调制器高压脉冲抖动对加速器束团不稳定性影响分析

2.4 本章小结

3 THz-FEL线型脉冲调制器仿真、改进与测试

3.1 线型脉冲调制器仿真模型构建

3.2 线型脉冲调制器仿真

3.3 线型脉冲调制器改进与测试

3.4 本章小结

4 THz-FEL直线加速器控制系统改进

4.1 控制系统组成

4.2 控制系统存在的问题

4.3 控制系统改进方案

4.4 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

附录 作者攻读硕士学位期间发表的论文