【摘要】：線型脈沖調(diào)制器和控制系統(tǒng)是THz-FEL直線加速器中兩個重要的組成部分,前者影響加速器束團品質(zhì),后者影響加速器運行以及工作效率。本文主要在THz-FEL直線加速器線型脈沖調(diào)制器和控制系統(tǒng)初步完成的基礎(chǔ)上,對兩者存在的問題進行了分析,并對兩者進行了改進。論文分析了線型脈沖調(diào)制器鏈型脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(PFN)的理論及其放電過程,推導(dǎo)和計算了調(diào)制器高壓脈沖抖動與加速器束團不穩(wěn)定性之間的關(guān)系。建立了THz-FEL線型脈沖調(diào)制器電路仿真模型,仿真分析了鏈型PFN各節(jié)電感對脈沖波形的影響。計算了THz-FEL對調(diào)制器高壓脈沖抖動的要求,提出了脈沖調(diào)制器的改進方案,對改進前后的速調(diào)管陰極高壓脈沖抖動進行了測量和分析。針對THz-FEL直線加速器控制系統(tǒng)存在的問題,提出了運用LabVIEW統(tǒng)一編譯環(huán)境,采用客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)以及EPICS與LabVIEW的接口CALab實現(xiàn)各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通信的方案。利用LabVIEW完成了電子槍調(diào)制器控制系統(tǒng)程序開發(fā),該程序具有遠程控制、數(shù)據(jù)采集顯示和狀態(tài)報警等功能。利用CALab搭建了上位機通信系統(tǒng),完美解決分布式控制系統(tǒng)中多個LabVIEW程序間的通信問題。在此基礎(chǔ)上利用真空的好壞程度實現(xiàn)了微波功率的閉環(huán)控制,開發(fā)了數(shù)據(jù)記錄程序,為THz-FEL龐大的系統(tǒng)運行參數(shù)提供了一鍵讀取、保存和打印等功能。上位機通信系統(tǒng)的搭建,為后續(xù)進一步改進控制系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
【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】：2017
【分類號】：TL53;TN787
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文動中重新分布，發(fā)生群聚，群聚后的電子束團做扭擺運動同樣產(chǎn)生輻射，其起群聚的輻射波長相同，使初始輻射光相干放大，如此往返直至飽和輸出，率相干光波[12]。華中科技大學(xué)應(yīng)用電磁工程研究所 THz 源課題組致力于研制基于自由電子型化、可移動 THz 源，承擔(dān)了緊湊型自由電子激光太赫茲源（Compachertz Radiation Source，HUST THz-FEL）的研制工作。THz-FEL 裝置如圖其中電子槍、加速管、輸運線、波蕩器、聚焦和偏轉(zhuǎn)磁鐵等主體設(shè)備放置在，微波功率源及磁鐵電源等放置在電源室，控制系統(tǒng)、束流測量和功率測量序系統(tǒng)放置在控制室。

0 LRL L( ) 2U Ri t u t u t u t u tR R (2-35)式（2-35）中 u(t)為單位階躍函數(shù)。將鏈型 PFN 看成一段傳輸線，引入電壓反射系數(shù) Ku，其值可以表示為：LLuRKR (2-36)又如圖 2-3 所示，負載上電壓可以表示為： 0LR RL1( ) ( ) 22uuRK Uu t i t u t u t K u t u tR (2-37)式（2-37）說明，以 τ 為一個周期，在 nτ ≤ t ≤ (n+1)τ 內(nèi)，負載上電壓為： 0R1( )2nnuuK Uu t K (2-38)式（2-38）中，n = 0，1，2，···。根據(jù) RL和 ρ 的大小關(guān)系，可以得到當(dāng) Ku等于 0，大于 0 和小于 0 時，三種不同的負載電壓波形，如圖 2-4 所示。

即 Ku> 0 時，為正失配狀態(tài)，此時可以得到比匹配狀態(tài)高效率較低，脈沖后沿加大，會出現(xiàn)臺階，失配越大臺階越高，后 PFN 上殘留的正向電壓可能導(dǎo)致軟開關(guān)管在下一個充電周期，造成“連通”現(xiàn)象，一般很少采用正失配電路。< ρ，即 Ku< 0 時，為負失配狀態(tài)，在一個脈沖周期之后 PFN 上開關(guān)管消電離，使其迅速恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)，但為了避免開關(guān)管反向端加入反峰電路，一方面限制過大的反向電壓保護開關(guān)管，另一的負電壓保證充電的穩(wěn)定性，實際電路中多采用輕微負失配電路 PFN 放電過程分析工程應(yīng)用中，鏈型 PFN 中 LC 單元的節(jié)數(shù)不可能無限多，因此其所區(qū)別，其放電時在負載上形成的脈沖也不可能是理想的矩形脈 LC 單元的鏈型 PFN 為例，如圖 2-5 所示，分析其放電過程。

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本文編號：2793484