【摘要】：電子直線加速器是自由電子激光太赫茲源(THz-FEL)的關(guān)鍵組成部件,其出口處電子束的品質(zhì),直接影響整個裝置所產(chǎn)生的THz輻射的頻譜、功率等關(guān)鍵參數(shù)。華中科技大學(xué)主持研發(fā)的緊湊型自由電子激光太赫茲裝置,關(guān)鍵部件已于2014年搭建完成,束流參數(shù)在2017年達(dá)到驗收指標(biāo)。但該裝置已有的控制程序,存在著開環(huán)控制、響應(yīng)慢、編程環(huán)境不一致等問題,嚴(yán)重影響束流調(diào)試效率。本文主要在束測系統(tǒng)硬件裝置搭建完成的基礎(chǔ)上,獨(dú)立設(shè)計與開發(fā)了在線控制與測量系統(tǒng)。束流調(diào)試中,宏脈沖流強(qiáng)、束流能量、能散度、發(fā)射度等運(yùn)行參數(shù)反映了電子束品質(zhì)。論文介紹了這些運(yùn)行參數(shù)的測量原理,分析了高重復(fù)頻率下的機(jī)器調(diào)節(jié)手段,研究了束斑圖像誤差來源與校正方法。為解決THz-FEL前期控制系統(tǒng)權(quán)能劃分矛盾的問題,在線控制與測量系統(tǒng)采用分布式分層架構(gòu)方案,包括束流測量系統(tǒng)、電子槍控制系統(tǒng)與運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)三個子系統(tǒng),子系統(tǒng)與硬件設(shè)備的通訊采用串口連接與TCP/IP連接兩種方式。此外,為進(jìn)一步精簡系統(tǒng)內(nèi)存,在線控制與測量系統(tǒng)將系統(tǒng)進(jìn)程劃分為自動預(yù)熱環(huán)節(jié)、束流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)與數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié),實現(xiàn)一定程度的自動化操作。結(jié)合前期積累的人機(jī)交互經(jīng)驗,以主次性、一致性、可維護(hù)性等設(shè)計原則為指導(dǎo),在線控制與測量系統(tǒng)選擇LabVIEW軟件為開發(fā)平臺,采用扁平化設(shè)計風(fēng)格,建立了以Access數(shù)據(jù)庫為核心的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),子系統(tǒng)間采用基于EPICS控制系統(tǒng)的CA Lab模塊分享數(shù)據(jù),擁有圖像處理、硬件通訊、幫助文檔等功能,為調(diào)束人員創(chuàng)造了高效穩(wěn)定的軟件條件,也為控制程序后續(xù)的升級改造奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文1. 緒論究背景與意義ST THz-FEL 源概述茲技術(shù)是近些年興起的交叉前沿領(lǐng)域。太赫茲波（Terahertz，THz），向微波波段過渡的頻段，其頻率為 0.1~10THz（1THz=1012Hz），m[1-3]。觀察其在電磁波頻譜所處位置可知，THz 兼具微波與紅外波的物

圖 1-2 HUST THz-FEL 裝置總體示意圖HUSTTHz-FEL 源主要由微波系統(tǒng)、加速管及其聚焦系統(tǒng)、輸運(yùn)線系統(tǒng)、波蕩器、光學(xué)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等構(gòu)成，其中，微波信號發(fā)生器、固態(tài)放大器、EC-ITC 微波電子槍、速調(diào)管、高壓脈沖調(diào)制器和傳輸波導(dǎo)等組成了微波系統(tǒng)，短磁透鏡和螺線管線圈等組成了加速管聚焦系統(tǒng)，二極鐵、四極鐵等組成了輸運(yùn)線系統(tǒng)，光學(xué)諧振腔、格雷盒探測器、傅里葉紅外光譜儀等組成了光學(xué)系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等組成了輔助系統(tǒng)。THz-FEL 源主要運(yùn)行機(jī)理為：微波信號發(fā)生器產(chǎn)生 mW 級微波功率并傳輸至固態(tài)放大器，經(jīng)其放大后由同軸線饋入速調(diào)管進(jìn)行二次功率放大，此時微波功率已達(dá) MW 級，而后分兩路傳導(dǎo)至電子槍和加速管；與此同時，電子槍產(chǎn)生的電子脈沖經(jīng)微波功率聚束和加速后形成電子束，電子束在加速管中進(jìn)一步提高能量至8~14MeV，然后通過偏轉(zhuǎn)磁鐵進(jìn)入波蕩器，通過與波蕩器中磁場的相互作用產(chǎn)生1~6THz 的輻射波。1.1.2 在線控制與測量系統(tǒng)研究意義
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL53

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 付成波;靳彥;;基于Host Link協(xié)議的PLC監(jiān)控軟件設(shè)計[J];內(nèi)蒙古石油化工;2014年07期

2 齊磊;;THz輻射產(chǎn)生和探測的基本原理和方法[J];長春理工大學(xué)學(xué)報;2013年02期

3 王Y，

本文編號：2676751