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本论文以北京正负电子对撞机二期工程(BEPCⅡ)为背景,结合加速器束流诊断技术的研究热点和BEPCⅡ工程的实际需求,分别在BEPCⅡ正负电子储存环上研制了一套逐束团测量系统,实现了逐束团位置测量,并且基于逐束团测量系统开展了一些应用研究工作。 逐束团测量系统的模拟信号来自储存环上的束流位置探头(BPM),宽带模拟前端完成信号幅度和相位的调理,并保证了束团间无干扰。系统高速采样和信号处理部分使用商用数据获取系统,信号处理在现场可编程门阵列(FPGA)中完成,系统逐束团位置测量分辨率达到4.5μm。基于数据获取系统中的同步动态随机存储器(SDRAM),开发了大容量逐束团数据储存功能,为日常的机器研究提供了强有力的手段。同时,我们还设计了逐束团测量系统的用户使用界面,用于实时显示逐束团振荡和工作点测量结果。 针对BEPCⅡ储存环运行中的不明原因丢束问题,逐束团测量系统设计了自动判断程序,程序判断丢束事件作为触发条件,用来锁存丢束前系统储存的大量逐束团数据,并基于该数据分析丢束过程。通过在线数据和实验结果的综合分析,对于BEPCⅡ储存环运行中一些常见的丢束现象有了清晰的认识,如高频腔故障、工作点漂移和多束团不稳定性等导致的丢束。基于逐束团测量系统的丢束研究,为加速器稳定运行提供优化方向。同时基于逐束团测量系统对BEPCⅡ多束团不稳定性和注入进行了实验研究,为加速器参数的选择提供了指导依据。 为了优化束束工作点漂移和控制束流稳定性,需要使储存环内注入的束团流强应尽量均匀,BEPCⅡ采用束团流强测量系统(BCM)测量束团流强,并以此反馈控制注入系统,所以BCM系统的稳定性至关重要。但是原BCM系统无法实现长期稳定运行,需要对BCM系统进行升级。升级后,系统实现了长期稳定工作,而且系统测量分辨率得到了提高,显示分辨率达到0.1mA/bucket,最佳测量分辨率达到10μA/bucket。