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Das zu lösende Problem: Eines der wichtigsten Überwachungssysteme eines jeden Teilchenbeschleunigers ist der Beam Position Monitor (BPM). Der Zweck eines BPM ist es, Informationen über die Position, die Phase und den Strom des Strahls entlang der Beschleunigerlinie zu liefern.

Warum es wichtig ist: Das CEA Saclay muss die gesamte Strahldiagnostik für SARAF-LINAC PHASE II liefern, insbesondere BPM. Auf der Grundlage der technischen Spezifikationen des CEA ist SAFRAN ELECTRONICS & DEFENSE SPAIN S.L.U mit der Konzeption, Entwicklung, Herstellung und Prüfung des elektronischen Systems beauftragt. Eine vorläufige Version dieses Systems wurde bereits Anfang 2022 im SARAF-Beschleuniger in Israel installiert, und die ersten Ergebnisse sind das, was wir hier zeigen.

Wie wir das Problem lösen:
Unser digitales Strahlpositionsüberwachungssystem (BPM) auf Basis der uTCA-Technologie liefert eine genaue Messung der Strahlposition in der XY-Ebene, die durch den Abschnitt der Beschleunigungskavitäten definiert ist. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Inbetriebnahme und dem Betrieb der Kavitäten, aus denen jeder Teilchenbeschleuniger besteht. Zusätzlich zur Position können dank des BPM-Systems auch die Ausbreitung und der Strom des Strahls sowie die Flugzeit (TOF) erfolgreich gemessen werden. Unsere Lösung ist auf die Bedürfnisse unserer Kunden zugeschnitten und nutzt unser Know-how im Bereich PCIe-S-BPM-Geräte mit modernster Crate-Technologie.

Software-Architektur:

Die Lösung umfasst ein in die Hardware integriertes Steuerungssystem, EPICS, das bis zu zwei BPM-Sensoren und 8 RF-Signale steuern kann. Durch die Verwendung eines SoC ist die Kommunikation zwischen dem FPGA und dem PS sehr schnell und einfach. Außerdem wird ein Ethernet-Port für die Kommunikation zwischen dem EPICS IOC und der Außenwelt verwendet, was einen einfachen Zugriff über eine Benutzeroberfläche ermöglicht.

EPICS als Steuerungssystem (asynPortDriver, Datenbanken, PV, Autosave…)

Integrierte Bibliotheken für die FPGA/ARM-Kommunikation (AXI-basiert)

2 BPM IOCs mit vollständiger Funktionalität

Gemessene Systemleistung:

Präzision in Position und Phase bei 176 MHz

Messbereich -75 bis -65 dBm für Feinposition und gemittelte Phase bei einer Reaktionszeit < 60 us

Warum Sie uns wählen sollten: Safran arbeitet weltweit an vielen bahnbrechenden Herausforderungen mit und bietet erstklassige und hochinnovative Lösungen für anspruchsvollste wissenschaftliche Einrichtungen. Wir sind weltweit als führender Anbieter von präzisen Zeitübertragungs- und Frequenzverteilungssystemen im Sub-Nanosekundenbereich bekannt und verfügen über umfassende Fachkenntnisse in fortschrittlichen Steuerungssystemen für Teilchenbeschleuniger. Unser Unternehmen arbeitet weltweit an vielen bahnbrechenden Herausforderungen mit und bietet erstklassige und hochinnovative Lösungen für anspruchsvollste wissenschaftliche Einrichtungen.