SARAF二期uTCA数字化仪BPM设计现状

SARAF二期uTCA数字化仪BPM设计现状

我们解决的问题:任何粒子加速器的关键监测系统之一是束流位置监测器(BPM)。BPM 的目的是提供沿加速器管线束流的位置、相位和电流信息。

重要性:CEA Saclay 必须为 SARAF-LINAC 二期提供所有束流诊断,特别是束流模式监测 (BPM)。根据 CEA 的技术规范,赛峰电子与防务西班牙 S.L.U 负责该电子系统的设计、开发、制造和测试。该系统的初步版本已于 2022 年初安装在以色列的 SARAF 加速器上,我们在此展示的是其初步结果。

我们的解决方案:
我们基于 uTCA 技术的数字束流位置监测系统 (BPM) 可精确测量加速腔截面所定义的 XY 平面内的束流位置。该系统在粒子加速器腔体的调试和运行中发挥着至关重要的作用。除了位置之外,借助 BPM 系统,还可以成功测量束流的展宽、电流以及飞行时间 (TOF)。我们的解决方案根据客户需求量身定制,并充分利用了我们在 PCIe-S BPM 设备方面的专业知识,以及与最先进的机箱技术相结合的优势。

软件架构:

该解决方案包含一个集成在硬件中的控制系统EPICS,能够控制多达两个BPM传感器和8个射频信号。通过使用SoC,FPGA和PS之间的通信速度非常快且简便。此外,EPICS IOC与外部通信使用以太网端口,从而可以通过用户界面轻松访问。

EPICS 作为控制系统(asynPortDriver、数据库、PV、自动保存……)

用于FPGA/ARM通信(基于AXI)的集成库

2 个 BPM IOC,功能齐全

系统性能测量:

176 MHz 频率下的位置和相位精度

测量范围为 -75 至 -65 dBm(精细位置和平均相位),响应时间 <60 微秒

束流调试

束流位置传感器(BPM)一直是调试阶段的主要工具;通过测量下游两个 BPM 之间的飞行时间(ToF)差,用于估算每个重聚束器(RB)之后的束流能量。

而且…

• 动态范围:[-75, 0] dBm

• 位置精度 <25微米

• 相位精度 < 0.1°

• 位置、相位和电流报警,响应时间 < 2us。

• 位置精度 <250um。

• 相位精度 <1°

*这些性能是在接收信号强度为 -75dBm 时的最差情况。

选择我们的理由:赛峰集团与世界各地众多机构合作,致力于解决诸多突破性难题,为要求最苛刻的科研设施提供一流且极具创新性的解决方案。我们在精确的亚纳秒级时间传递和频率分布领域享有盛誉,并在粒子加速器先进控制系统方面拥有丰富的专业知识。我们公司我公司在全球范围内参与众多前沿挑战,为最苛刻的科研设施提供业内顶尖且高度创新的解决方案。